JP2009136105A5 - - Google Patents

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スイッチング電源装置及びその駆動方法Switching power supply device and driving method thereof

この発明は、パルス幅変調信号によりスイッチング動作の制御を行って直流電圧を所望の電圧に変換して、電子機器等に電力供給するスイッチング電源装置に関し、特にデジタル制御により出力電流を制御するスイッチング電源装置及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a switching power supply that controls a switching operation by a pulse width modulation signal, converts a DC voltage into a desired voltage, and supplies power to an electronic device or the like, and more particularly, a switching power supply that controls an output current by digital control. The present invention relates to an apparatus and a driving method thereof.

一般的なスイッチング電源装置は、所定の値を超える出力電流が流れないよう、その供給能力を制限する過電流保護回路が設けられている。これは、出力に接続された負荷である電子機器等が低インピーダンス故障したとき、過大な電流が流れ続けることによってその電子機器等が発熱・焼損するのを防止するとともに、スイッチング電源装置自体の故障や発熱・焼損を防止することを目的としている。   A general switching power supply device is provided with an overcurrent protection circuit that limits its supply capability so that an output current exceeding a predetermined value does not flow. This is because when an electronic device, etc., which is a load connected to the output, has a low impedance failure, excessive current continues to flow, preventing the electronic device from overheating and burning, and failure of the switching power supply device itself. Its purpose is to prevent overheating and burning.

一方、スイッチング電源装置の負荷となる各種電子機器においては、モーター、リレー等の電磁駆動系部品を備えた機器や、CPU、DSP、FPGA等のディジタル素子を備えた電子回路であって、同一タイミングで電流が流れる機器の場合、当該機器の故障ではなくとも、ごく短時間の大電流(以下、ピーク電流)が流れるものがある。このような場合、短時間であれば、小型・小容量のパワー部品で構成したスイッチング電源装置であってもこのようなピーク電流を安全に供給することが可能である。そして、例えば、負荷の正常動作に必要なピーク電流値を超える値であって、出力電流の上限値として許容可能な所定の設定値(以下、過電流設定値)が設定され、コンデンサと抵抗等で構成したタイマー回路によってピーク電流の継続時間をモニタし、その時間が所定の設定時間を超えると、過電流設定値を小さな値に変更するという動作を行うピーク過電流保護回路等が実用化されている。   On the other hand, various electronic devices serving as loads of the switching power supply device are devices equipped with electromagnetic drive system parts such as motors and relays, and electronic circuits equipped with digital elements such as CPUs, DSPs, FPGAs, etc. In the case of a device in which a current flows, there is a device in which a large current (hereinafter, peak current) flows for a very short time even if the device does not fail. In such a case, such a peak current can be safely supplied even in a switching power supply device composed of small and small capacity power components for a short time. Then, for example, a predetermined set value (hereinafter referred to as an overcurrent set value) that exceeds the peak current value necessary for normal operation of the load and is allowed as the upper limit value of the output current is set, and the capacitor, resistance, etc. A peak overcurrent protection circuit that monitors the duration of the peak current with the timer circuit configured in the above, and changes the overcurrent setting value to a smaller value when that time exceeds a predetermined setting time has been put to practical use. ing.

上記のような過電流保護回路は、一般的にはディスクリート部品で構成されたアナログ制御のものであることが多い。従って、例えば、過電流設定値等の制御特性に電子機器等の動作状態に合わせて制御特性を調整する機能を持たせるためには、種々の信号処理を行う複雑な回路が必要で、それらを多くのディスクリート部品で構成しなければならず、その回路動作の評価やその他管理の面で煩雑さがあるだけでなく、部品点数の増大によってスイッチング電源装置の小型化や低コスト化を妨げる要因の一つになっている。   The overcurrent protection circuit as described above is generally an analog control circuit composed of discrete components. Therefore, for example, in order to provide a control characteristic such as an overcurrent set value with a function of adjusting the control characteristic in accordance with the operating state of the electronic device or the like, a complicated circuit for performing various signal processing is necessary. It must be composed of many discrete components, which is not only troublesome in terms of circuit operation evaluation and other management, but also because of the increase in the number of components, which can prevent downsizing and cost reduction of switching power supply devices. It is one.

一方、デジタル制御による過電流保護回路は、複雑な信号処理を演算プログラムに組み込むことによって制御特性を容易に調整又は切替えを行うことが可能で、インテリジェント性に優れている。例えば特許文献1に開示されているように、負荷に供給される出力電流を電圧信号に変換する電流検出抵抗と、この電圧信号をデジタル値に変換するアナログ/デジタル変換器(以下、A/D変換器という)と、出力電流が過電流設定値を超える過電流状態であるか否かを上記デジタル値を基に判断する演算手段と、過電流状態と判断されたときに、スイッチング素子のパルス幅を強制的に短くする処理を行うパルス幅可変手段とを備えた過電流保護回路が提案されている。なお、上記演算手段及びパルス幅可変手段は、デジタルプロセッサを用いて構成されている。このデジタルプロセッサは、加減算機能、乗除算機能、比較機能、タイマー機能、記憶機能等を含むものであり、メモリやレジスタ等の記憶機能により、外部から設定した各設定値又は目標値を記憶しておくことができるものである。   On the other hand, an overcurrent protection circuit based on digital control can easily adjust or switch control characteristics by incorporating complicated signal processing into an arithmetic program, and has excellent intelligence. For example, as disclosed in Patent Document 1, a current detection resistor that converts an output current supplied to a load into a voltage signal, and an analog / digital converter (hereinafter referred to as A / D) that converts the voltage signal into a digital value. Converter), calculation means for determining whether or not the output current is in an overcurrent state exceeding the overcurrent set value based on the digital value, and a pulse of the switching element when the overcurrent state is determined. There has been proposed an overcurrent protection circuit including pulse width varying means for performing processing for forcibly shortening the width. Note that the arithmetic means and the pulse width varying means are configured using a digital processor. This digital processor includes an addition / subtraction function, multiplication / division function, comparison function, timer function, storage function, etc., and stores each set value or target value set from the outside by a storage function such as a memory or a register. It can be left.

さらに、上記スイッチング電源装置は、過電流設定値として第一の設定値と、第一の設定値よりも低い第二の設定値が与えられており、出力電流は、過電流状態になった当初は第一の設定値に基づいて制限され、所定時間経過後には第二の設定値に基づいて制限される。具体的には、デジタルプロセッサの比較機能によって上記出力電流のデジタル値と第一の設定値及び第二の設定値とを比較演算し、演算の結果、デジタル値が第一の設定値を超えていると判断した時にパルス幅を強制的に狭くし、また、このデジタル値が第一の設定値を超えていないときでも、第二の設定値を超えている状態が所定時間以上継続したと判断した時にパルス幅を強制的に狭くするよう制御するものである。
特開2001−119933号公報
Further, the switching power supply device is provided with a first set value as an overcurrent set value and a second set value lower than the first set value, and the output current is initially in an overcurrent state. Is limited based on the first set value, and is limited based on the second set value after a predetermined time has elapsed. Specifically, the comparison function of the digital processor compares the digital value of the output current with the first set value and the second set value, and as a result of the calculation, the digital value exceeds the first set value. The pulse width is forcibly narrowed when it is determined that it is present, and even if this digital value does not exceed the first set value, it is determined that the state exceeding the second set value has continued for a predetermined time or more. In this case, the pulse width is controlled to be forcibly narrowed.
JP 2001-119933 A

しかし、特許文献1に開示された過電流保護回路にあっては、現在の実用的なスイッチング電源装置に搭載する場合は、出力電流の急峻な増加に対して高速応答が可能な制御特性を得るために、高速クロックで動作する高価なデジタルプロセッサが必要になるという問題がある。   However, in the overcurrent protection circuit disclosed in Patent Document 1, when mounted on a current practical switching power supply device, a control characteristic capable of high-speed response to a steep increase in output current is obtained. Therefore, there is a problem that an expensive digital processor that operates with a high-speed clock is required.

一般的に、スイッチング電源装置の内部のパワー半導体等の故障を回避するためには、過電流保護回路の制御は、スイッチング動作の1周期に対して短時間で応答するものでなければならない。現在の汎用的なスイッチング電源装置は、磁性部品等の小型化等の観点から、スイッチング周波数500kHz以上に設定される場合が多い。例えばスイッチング周波数を500kHzに設定した場合、代表的なアナログ制御用ICの過電流保護回路の応答遅れ時間は130nsecに設定されており、これと同等の応答速度を得るためには、スイッチング動作の1周期である2μsecに対して、130nsec以下で応答可能な制御特性が求められる。   Generally, in order to avoid a failure of a power semiconductor or the like inside the switching power supply device, the control of the overcurrent protection circuit must respond in a short time to one cycle of the switching operation. Current general-purpose switching power supply apparatuses are often set to a switching frequency of 500 kHz or more from the viewpoint of miniaturization of magnetic parts and the like. For example, when the switching frequency is set to 500 kHz, the response delay time of the overcurrent protection circuit of a typical analog control IC is set to 130 nsec. In order to obtain a response speed equivalent to this, 1 of the switching operation is required. Control characteristics capable of responding at 130 nsec or less with respect to the period of 2 μsec are required.

ところが、特許文献1に開示された過電流保護回路のデジタル制御の流れにおいては、電流検出抵抗及びA/D変換器を介して得られた出力電流のデジタル値をデジタルプロセッサ内部に取り込む処理に50クロック程度、過電流設定値を超える過電流状態であるか否かを、上記デジタル値を基にした演算処理によって判断し、過電流状態と判断してスイッチング素子を制御して強制的にオフさせる処理に50クロック程度、合わせて100クロック程度の処理工数が必要であると考えられる。上記のように130nsecの期間でこの100クロックの処理を完了させるためには、デジタルプロセッサのクロック周波数は、処理工数100クロックを130nsecで除した値の約769MHzが必要である。また、デジタルプロセッサは、上記の過電流保護の制御以外にもいろいろな演算処理を行うため、実際にはさらに高いクロック周波数が必要となる。すなわち、アナログ制御と同等の高速応答性を備えた過電流保護回路を得るためには、スイッチング電源回路のスイッチング周波数に対して数桁以上大きなクロック周波数を備えた高速信号処理が可能なデジタルプロセッサが必要になる。   However, in the flow of digital control of the overcurrent protection circuit disclosed in Patent Document 1, the process of fetching the digital value of the output current obtained through the current detection resistor and the A / D converter into the digital processor 50 is performed. Whether or not the overcurrent state exceeds the overcurrent set value by about the clock is determined by the arithmetic processing based on the digital value, and the overcurrent state is determined and the switching element is controlled to forcibly turn off. It is considered that the processing man-hours of about 50 clocks and about 100 clocks are necessary for the processing. As described above, in order to complete the processing of 100 clocks in a period of 130 nsec, the clock frequency of the digital processor needs to be about 769 MHz, which is a value obtained by dividing the processing man-hour of 100 clocks by 130 nsec. Further, since the digital processor performs various arithmetic processes in addition to the above-described overcurrent protection control, a higher clock frequency is actually required. In other words, in order to obtain an overcurrent protection circuit with high-speed response equivalent to analog control, a digital processor capable of high-speed signal processing with a clock frequency several orders of magnitude greater than the switching frequency of the switching power supply circuit is required. I need it.

このように高速で動作する高性能なデジタルプロセッサは非常に高価なものである。従って、デジタル制御を汎用スイッチング電源装置に採用することはコスト的な問題があり、インテリジェント性に優れたデジタル制御のスイッチング電源装置が普及するのを妨げている。   Such a high-performance digital processor operating at a high speed is very expensive. Therefore, adopting digital control in a general-purpose switching power supply device has a cost problem, and prevents the digital control switching power supply device excellent in intelligentness from spreading.

また、過電流設定値やピーク過電流保護回路の設定時間等の制御特性は、電源回路を構成する各部品がもつ特性の個体差、温度による部品特性の変動、入力電圧や出力電圧の変動による出力電流の検出精度の変化、などに起因して変動する。   Control characteristics such as overcurrent set value and peak overcurrent protection circuit setting time depend on individual characteristics of each component of the power supply circuit, variation in component characteristics due to temperature, variation in input voltage and output voltage, etc. It fluctuates due to a change in output current detection accuracy.

過電流設定値(出力電流の制限値)が高めに、又は制限時間が長めに設定されていると、負荷の電子機器等の故障によって過電流状態になったとき、電子機器等が発熱・焼損を防止する保護機能が十分に発揮できず、同時にスイッチング電源にも故障等が発生する危険性が増す。例えばスイッチング電源装置自体の安全性を確保するためには、出力電流の実際の制限値に対して、故障や発熱・焼損を回避するため、定格電流や定格温度に余裕のある大型のパワー部品を用いて電源回路を構成しなければならない。従って、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化を妨げる一因になっている。   If the overcurrent setting value (output current limit value) is set higher or the time limit is set longer, the electronic device, etc. will generate heat and burn out when it becomes overcurrent due to a failure of the load electronic device, etc. The protection function for preventing the failure cannot be sufficiently exhibited, and at the same time, the risk of failure of the switching power supply increases. For example, in order to ensure the safety of the switching power supply itself, large power components with sufficient current rating and temperature rating should be used to avoid failure, overheating and burning against the actual limit value of the output current. Must be used to construct the power circuit. Therefore, this is one factor that hinders downsizing and cost reduction of the switching power supply device.

この発明は、上記背景技術に鑑みてなされたもので、インテリジェント性に優れ、比較的低コストの汎用デジタルプロセッサ等を用いながらもアナログ制御と同等レベル以上の高速応答性を有し、かつ高精度な過電流保護特性を得ることが可能なデジタル制御の過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned background art. It has excellent intelligentness, has a high-speed response equal to or higher than analog control while using a relatively low-cost general-purpose digital processor, etc., and has high accuracy. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device having a digitally controlled overcurrent protection function capable of obtaining an overcurrent protection characteristic and a driving method thereof.

本願請求項1記載の発明は、所定のスイッチング周波数でパルス幅変調された駆動パルスを出力する駆動パルス生成回路と、この駆動パルス生成回路からの駆動パルスによって直流の入力電圧を断続して交流電圧を発生させるMOS−FET等のスイッチング素子を有するインバータ回路と、その交流電圧を整流平滑して出力電圧を生成し、負荷に出力電流を供給する整流平滑回路を備えたスイッチング電源装置であって、前記出力電流の制御に関する所定の目標値であって変更可能な値を出力する目標値設定部、前記目標値に基づいて出力電流の制御に関する演算処理を行ない演算結果を出力する演算部、及びその演算結果に基づいて出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生するパルス生成部から成る電流制御パルス発生手段を備えるものである。さらに、前記整流平滑回路からの出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス発生手段の出力に基づいて設定された基準値を超えたときに、その電流を制限するための電流制限信号を出力する電流制限信号生成回路を備え、前記駆動パルス生成回路は、前記電流制限信号が出力されると前記スイッチング素子を駆動する駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作するスイッチング電源装置である。   According to the first aspect of the present invention, a drive pulse generation circuit that outputs a drive pulse that has been pulse-width modulated at a predetermined switching frequency, and a DC input voltage is intermittently generated by the drive pulse from the drive pulse generation circuit to generate an AC voltage. A switching power supply device comprising an inverter circuit having a switching element such as a MOS-FET for generating a rectifying and smoothing circuit that rectifies and smoothes the alternating voltage to generate an output voltage and supplies an output current to a load, A target value setting unit that outputs a changeable value that is a predetermined target value related to the control of the output current, a calculation unit that performs a calculation process related to the control of the output current based on the target value, and a calculation unit thereof Current control pulse generating means comprising a pulse generator for generating a current control pulse voltage for controlling the output current based on the calculation result It is as it has. Furthermore, a current detection circuit for detecting an output current from the rectifying / smoothing circuit or a current flowing through the switching element, and a current detected by the current detection circuit are set based on an output of the current control pulse generating means. A current limit signal generating circuit for outputting a current limit signal for limiting the current when a reference value is exceeded, and the drive pulse generating circuit drives the switching element when the current limit signal is output This is a switching power supply device that operates so as to stop or narrow the on-duty of the drive pulse.

本願請求項2記載の発明は、前記電流制御パルス発生手段は前記電流制御パルス電圧がパルス幅変調された信号として出力可能に構成されたデジタルプロセッサから成り、前記電流制御パルス電圧を平滑化して平滑化電圧を生成するパルス平滑化回路が接続され、前記電流検出回路は、前記出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出してそれに基づいて電流検出電圧を出力し、前記電流制限信号生成回路は、前記平滑化電圧に基づいて決定される基準電圧と前記電流検出電圧を比較する比較回路を有し、前記電流検出電圧が前記基準電圧を超えたときに前記電流制限信号を出力し、前記駆動パルス生成回路は、前記電流制限信号が出力されると前記スイッチング素子を駆動する駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作するスイッチング電源装置である。   The current control pulse generating means may comprise a digital processor configured to output the current control pulse voltage as a pulse width modulated signal, and smoothes the current control pulse voltage by smoothing the current control pulse voltage. A pulse smoothing circuit for generating a voltage is connected, the current detection circuit detects the output current or the current flowing through the switching element, and outputs a current detection voltage based on the detected current, the current limit signal generation circuit A comparison circuit that compares the current detection voltage with a reference voltage determined based on the smoothing voltage, and outputs the current limit signal when the current detection voltage exceeds the reference voltage; When the current limit signal is output, the pulse generation circuit stops the on-duty of the drive pulse that drives the switching element from increasing. Properly is the switching power supply device operable to narrow.

本願請求項3記載の発明は、前記電流制限信号生成回路が、一端が前記パルス平滑化回路の出力に接続される第一の抵抗と、その第一の抵抗の他端に一端が接続された第二の抵抗と、コレクタ端子が前記第二の抵抗の他端に接続され、ベース端子が前記第一の抵抗と第二の抵抗の中点に接続され、エミッタ端子が前記電流検出回路出力の一端に接続された第一のNPNトランジスタと、ベース端子が前記第一のNPNトランジスタのコレクタに接続され、エミッタ端子が前記電流検出回路出力の他端に接続され、コレクタ端子が前記電流制限信号生成回路の出力である第二のNPNトランジスタとを備え、前記第一・第二のNPNトランジスタはいずれか一方のエミッタ端子がグランド電位に接続され、前記電流検出回路は、前記整流平滑回路の出力電流が流れたとき、若しくはスイッチング素子に電流が流れたときに、前記第二のNPNトランジスタのエミッタ端子の方が前記第一のNPNトランジスタのエミッタ端子よりも低い電位になる方向に前記電流検出電圧が出力されるものである。   In the invention according to claim 3 of the present application, the current limiting signal generation circuit includes a first resistor having one end connected to the output of the pulse smoothing circuit and one end connected to the other end of the first resistor. A second resistor and a collector terminal are connected to the other end of the second resistor, a base terminal is connected to a midpoint of the first resistor and the second resistor, and an emitter terminal of the current detection circuit output A first NPN transistor connected to one end, a base terminal is connected to the collector of the first NPN transistor, an emitter terminal is connected to the other end of the current detection circuit output, and a collector terminal generates the current limit signal A second NPN transistor that is an output of the circuit, one of the first and second NPN transistors is connected to a ground potential, and the current detection circuit includes the rectifying and smoothing circuit When the output current of the second NPN transistor flows or when the current flows through the switching element, the emitter terminal of the second NPN transistor has a lower potential than the emitter terminal of the first NPN transistor. A detection voltage is output.

本願請求項4記載の発明は、前記電流制限信号生成回路により前記電流制限信号が継続的に発生し又は前記スイッチング周波数毎に繰り返し発生している状態が所定の時間以上継続した場合に、時間超過信号を出力する電流制限動作時間監視手段を備え、前記電流制御パルス発生手段の目標値設定部は、前記電流制限動作時間監視手段の前記時間超過信号に基づいて、前記電流制限信号生成回路の前記電流制限信号によって、前記電流検出回路により検出された電流をさらに制限するように、前記目標値を決定して前記演算部へ出力し、その目標値を基に前記演算部で演算された前記電流制御パルス電圧が前記パルス生成部から出力されるものである。   In the invention according to claim 4 of the present application, when the current limit signal is continuously generated by the current limit signal generation circuit or repeatedly generated at each switching frequency for a predetermined time or more, the time is exceeded. Current limit operation time monitoring means for outputting a signal, the target value setting unit of the current control pulse generation means is based on the time excess signal of the current limit operation time monitoring means, the current limit signal generation circuit of the current limit signal generation circuit The target value is determined and output to the calculation unit so as to further limit the current detected by the current detection circuit by a current limit signal, and the current calculated by the calculation unit based on the target value A control pulse voltage is output from the pulse generator.

本願請求項5記載の発明は、前記電流制御パルス発生手段の前記演算部が、前記目標値設定部が出力する目標値に基づいて前記電流制御パルス電圧の時比率を算出し、前記パルス生成部は、前記演算部が算出した時比率のハイレベル及びローレベル電圧を有する一定周波数の矩形波を生成するように構成され、前記パルス平滑化回路は、一端が電流制御パルス発生手段の出力に接続される抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサとを備え、前記コンデンサの両端電圧が前記パルス平滑化回路の出力となるものである。   In the invention according to claim 5 of the present application, the calculation unit of the current control pulse generating unit calculates a time ratio of the current control pulse voltage based on a target value output from the target value setting unit, and the pulse generation unit Is configured to generate a rectangular wave with a constant frequency having a high-level and low-level voltage of the duty ratio calculated by the arithmetic unit, and the pulse smoothing circuit has one end connected to the output of the current control pulse generating means And a capacitor connected between the other end of the resistor and the ground, and a voltage across the capacitor serves as an output of the pulse smoothing circuit.

本願請求項6記載の発明は、前記電流制御パルス発生手段の前記演算部が、前記目標値設定部が出力する目標値に基づいて前記電流制御パルス電圧の時比率を算出し、前記パルス生成部は、前記演算部が算出した時比率のハイレベル及びフローティングレベルの出力状態を、一定周期の中で繰り返すよう構成され、前記パルス平滑化回路は、一端が電流制御パルス発生手段の出力に接続される抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサに並列接続された放電経路とを備え、前記コンデンサの両端電圧が前記パルス平滑化回路の出力となるものである。また、前記コンデンサに並列に接続された前記放電経路は、前記電流信号生成回路の入力インピーダンスである。   According to the sixth aspect of the present invention, the calculation unit of the current control pulse generating unit calculates a time ratio of the current control pulse voltage based on a target value output from the target value setting unit, and the pulse generation unit Is configured to repeat the high-level and floating-level output states calculated by the arithmetic unit within a certain period, and one end of the pulse smoothing circuit is connected to the output of the current control pulse generating means. And a capacitor connected between the other end of the resistor and the ground, and a discharge path connected in parallel to the capacitor, the voltage across the capacitor serving as the output of the pulse smoothing circuit It is. The discharge path connected in parallel to the capacitor is an input impedance of the current signal generation circuit.

本願請求項7記載の発明は、前記パルス平滑化回路が、一端が前記電流制御パルス発生手段の出力に接続された第一の抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続され、両端にパルス平滑化回路の出力電圧が発生するコンデンサと、前記コンデンサに並列接続された放電経路と、前記コンデンサと第一の抵抗との接続点から前記電流制御パルス発生手段の出力に向けて電流を流すことを可能に接続されたダイオードと第二の抵抗との直列回路とを備え、前記電流制御パルス発生手段の前記演算部は、前記動作時間超過信号に基づいて決定された目標値が与えられると、前記パルス生成部の出力状態を所定の時間だけローレベルに制御し、前記パルス平滑化回路の前記コンデンサの電圧を前記ダイオードと第二の抵抗との直列回路を介して放電されるものである。   In the invention of claim 7, the pulse smoothing circuit is connected between a first resistor having one end connected to the output of the current control pulse generating means, and the other end of the resistor and the ground. A capacitor for generating an output voltage of the pulse smoothing circuit at both ends, a discharge path connected in parallel to the capacitor, and a current from the connection point of the capacitor and the first resistor toward the output of the current control pulse generating means A series circuit of a diode and a second resistor connected so as to be able to flow, and the arithmetic unit of the current control pulse generating means is given a target value determined based on the operating time excess signal The output state of the pulse generator is controlled to a low level for a predetermined time, and the voltage of the capacitor of the pulse smoothing circuit is controlled via a series circuit of the diode and a second resistor. Are those electricity.

本願請求項8記載の発明は、スイッチング電源装置の出力電圧を所定の目標値と比較し、反転増幅された出力電圧制御信号を出力する誤差増幅回路を有し、前記電流制限信号生成回路は、前記平滑化電圧に基づいて決定される基準電圧と、前記電流検出電圧とを比較し、前記電流検出電圧が前記基準電圧を超えたときとそれ以外の場合で異なる電流制限信号を出力する比較回路を備え、前記駆動パルス生成回路は、前記スイッチング周波数で駆動されたのこぎり波電圧を発生するのこぎり波発生回路と、第一の入力端に前記のこぎり波電圧が入力され、第二の入力端に入力された前記出力電圧制御信号と前記のこぎり波電圧とを比較し、前記のこぎり波電圧の方が低い期間とそれ以外の期間とで異なる信号を出力する比較器と、前記電流制限信号が入力される信号選択回路を備え、前記信号選択回路は、前記電流制限信号生成回路により前記電流制限信号が継続的に発生し又は前記スイッチング周波数毎に繰り返し発生している状態のときは、前記電流制限信号に基づいて決定される時比率の駆動パルスが前記駆動パルス生成回路から出力され、前記電流制限信号が出力されていないときは、前記出力電圧制御信号に基づいて決定される時比率の駆動パルスが前記駆動パルス生成回路から出力されるよう、出力信号を選択する動作を行うものである。   The invention according to claim 8 of the present application includes an error amplification circuit that compares the output voltage of the switching power supply device with a predetermined target value and outputs an inverted and amplified output voltage control signal, and the current limit signal generation circuit includes: A comparison circuit that compares the reference voltage determined based on the smoothed voltage with the current detection voltage, and outputs a current limit signal that is different between when the current detection voltage exceeds the reference voltage and otherwise. The drive pulse generation circuit includes a sawtooth wave generation circuit that generates a sawtooth wave voltage driven at the switching frequency, and the sawtooth wave voltage is input to a first input terminal and input to a second input terminal. A comparator that compares the generated output voltage control signal with the sawtooth voltage, and outputs a different signal between a period when the sawtooth voltage is lower and a period other than the sawtooth voltage, and the current limiter When the signal selection circuit is in a state where the current limit signal is continuously generated or repeatedly generated for each switching frequency by the current limit signal generation circuit, A duty ratio determined based on the current limit signal is output from the drive pulse generation circuit and a time ratio determined based on the output voltage control signal when the current limit signal is not output. The operation of selecting the output signal is performed so that the drive pulse is output from the drive pulse generation circuit.

本願請求項9記載の発明は、感温素子によってスイッチング電源装置の環境温度を感知し、それに基づいた温度信号を出力する温度検出手段を備え、前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記温度信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に出力するものである。   The invention according to claim 9 of the present application includes temperature detection means for sensing the environmental temperature of the switching power supply device by a temperature sensing element and outputting a temperature signal based thereon, and the target value setting unit of the current control pulse generation means is The target value is determined based on the temperature signal, and the determined target value is output to the calculation unit.

本願請求項10記載の発明は、スイッチング電源装置の入力電圧を検出し、それに基づいた入力電圧信号を出力する入力電圧検出手段を備え、前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記入力電圧信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に与えるものである。   The invention according to claim 10 of the present application includes input voltage detection means for detecting an input voltage of the switching power supply device and outputting an input voltage signal based on the input voltage, and the target value setting unit of the current control pulse generating means includes The target value is determined based on an input voltage signal, and the determined target value is given to the arithmetic unit.

本願請求項11記載の発明は、スイッチング電源装置の出力電圧を検出し、それに基づいた出力電圧信号を出力する出力電圧検出手段を備え、前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記出力電圧信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に与えるものである。   The invention according to claim 11 of the present application includes output voltage detection means for detecting an output voltage of the switching power supply device and outputting an output voltage signal based thereon, and the target value setting unit of the current control pulse generating means The target value is determined based on an output voltage signal, and the determined target value is given to the arithmetic unit.

また本願請求項12記載の発明は、所定のスイッチング周波数でパルス幅変調された駆動パルスを出力する駆動パルス生成回路と、この駆動パルス生成回路からの駆動パルスによって直流の入力電圧を断続して交流電圧を発生させるスイッチング素子を有するインバータ回路と、その交流電圧を整流平滑して出力電圧を生成し、負荷に出力電流を供給する整流平滑回路と、前記出力電流の制御に関する所定の目標値であって変更可能な値を出力する目標値設定部と、前記目標値に基づいて出力電流の制御に関する演算処理を行ない演算結果を出力する演算部と、その演算結果に基づいて出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生するパルス生成部と、前記整流平滑回路の出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス電圧により設定される所定の基準値を超えたときにその電流を制限するための電流制限信号を出力する電流制限信号生成回路とを備えたスイッチング電源装置の駆動方法であって、電源稼動当初に、前記スイッチング電源装置の入力に所定の直流電圧を供給して起動する電源起動処理を行い、出力に負荷を接続し、所望の過電流設定値と等しい出力電流を出力させる負荷設定処理を行い、前記電流制御パルス発生手段が備える前記目標値設定部の演算プログラムに設定されている所定の固定係数を調整し、前記演算部へ出力する前記目標値を連続的に変化させる目標値可変処理を行い、前記出力電流が前記過電流設定値の状態で、前記目標値の変化に対応して前記出力電圧が連続的に変化する状態とし、前記目標値の変化に対して、前記出力電圧が一定値に保持される状態になる境界点における前記固定係数の境界値を抽出する境界値抽出処理を行い、前記固定係数の境界値を当該固定係数の設定値として、前記演算プログラムにより記憶させる境界値記憶処理を行い、前記目標値設定部において、前記境界値記憶処理により記憶した前記固定係数の設定値を、前記目標値設定部の演算プログラムに設定される固定係数として、前記演算部へ出力する新たな目標値を求め、前記新たな目標値を前記演算部へ出力し、前記演算部において、前記新たな目標値に基づいて前記出力電流の制御に関する演算処理を行ないその演算結果を前記パルス生成部へ出力し、前記パルス生成部は、前記演算結果に基づいて前記出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生し、前記電流制限信号生成回路は、前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス電圧に基づいて設定される前記基準値を超えたときに、その電流を制限するための電流制限信号を出力し、前記駆動パルス生成回路は前記電流制限信号により、駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作するスイッチング電源装置の駆動方法である。 The invention according to claim 12 of the present application is a drive pulse generation circuit that outputs a drive pulse that is pulse-width modulated at a predetermined switching frequency, and an alternating current by intermittently applying a DC input voltage by the drive pulse from the drive pulse generation circuit. An inverter circuit having a switching element for generating a voltage, a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the AC voltage to generate an output voltage and supplying an output current to a load, and a predetermined target value related to the control of the output current. A target value setting unit that outputs a changeable value, a calculation unit that performs calculation processing related to output current control based on the target value and outputs a calculation result, and controls the output current based on the calculation result And a pulse generator for generating a current control pulse voltage, and an output current of the rectifying and smoothing circuit or a current flowing through the switching element is detected. The flow detection circuit, wherein is detected current by the current detecting circuit, a current limit signal to output a current limit signal for limiting the current when it exceeds a predetermined reference value set by the current control pulse voltage A switching power supply device driving method comprising a generation circuit, wherein at the beginning of power supply operation, a predetermined DC voltage is supplied to the input of the switching power supply device to start it, and a load is connected to the output. Performing a load setting process for outputting an output current equal to a desired overcurrent set value, adjusting a predetermined fixed coefficient set in a calculation program of the target value setting unit provided in the current control pulse generating means, A target value variable process for continuously changing the target value output to the calculation unit is performed, and the output current is in the state of the overcurrent set value in response to the change of the target value. Boundary value extraction processing for extracting a boundary value of the fixed coefficient at a boundary point where the output voltage is continuously changed and the output voltage is held at a constant value with respect to the change of the target value A boundary value storage process for storing the boundary value of the fixed coefficient as a set value of the fixed coefficient by the arithmetic program, and the target value setting unit stores the fixed coefficient stored by the boundary value storage process. As a fixed coefficient set in the calculation program of the target value setting unit, a new target value to be output to the calculation unit is obtained, and the new target value is output to the calculation unit. Then, an arithmetic process related to the control of the output current is performed based on the new target value, and the calculation result is output to the pulse generation unit, and the pulse generation unit is based on the calculation result. Generating a current control pulse voltage for controlling the output current, and the current limit signal generation circuit is configured such that the current detected by the current detection circuit is set based on the current control pulse voltage. When the current exceeds the value, a current limit signal for limiting the current is output, and the drive pulse generation circuit operates to stop or narrow the on-duty of the drive pulse by the current limit signal. This is a method of driving the switching power supply apparatus .

この発明によるスイッチング電源装置によれば、インテリジェント性に優れ高速応答可能なデジタル制御の過電流保護回路を、比較的低速クロックで低コストのデジタルプロセッサで実現することができるものである。特に、外界の温度や入力電圧、出力電圧等の変動に対しても、最適な過電流保護制御を行うことができる。さらに、スイッチング電源装置を構成するディスクリート部品等の特性の個体差やスイッチング電源装置の使用状態に合わせて、自動的に過電流保護特性を調整することができ、負荷の電子機器やスイッチング電源装置自体の安全性を確保することができる。そして、小型で低コストのスイッチング電源装置を提供することができる。   According to the switching power supply device of the present invention, a digitally controlled overcurrent protection circuit that is excellent in intelligence and capable of high-speed response can be realized by a low-cost digital processor with a relatively low-speed clock. In particular, optimal overcurrent protection control can be performed even with respect to fluctuations in the external temperature, input voltage, output voltage, and the like. In addition, the overcurrent protection characteristics can be automatically adjusted according to individual differences in characteristics of discrete components, etc. constituting the switching power supply device and the usage state of the switching power supply device. Can be secured. A small and low-cost switching power supply device can be provided.

また、この発明によるスイッチング電源装置の駆動方法によれば、スイッチング電源装置を構成するディスクリート部品等の特性の個体差に合わせて、プログラム的に過電流保護特性を調整して最適な状態に設定することができ、抵抗値の調節や部品の取り替え等の工程を削減することができ、簡単な回路構成で負荷の電子機器やスイッチング電源装置自体の過電流保護及び安全性を確保することができる。 In addition, according to the switching power supply driving method of the present invention, the overcurrent protection characteristics are adjusted programmatically and set to an optimum state in accordance with individual differences in characteristics of discrete components and the like constituting the switching power supply. Therefore, it is possible to reduce processes such as adjustment of resistance values and replacement of parts, and it is possible to ensure overcurrent protection and safety of load electronic devices and switching power supply devices themselves with a simple circuit configuration.

以下、この発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態について、図1から図6に基づいて説明する。まず、図1に示す全体回路図に基づいて概要を説明する。スイッチング電源装置10は、直流の入力電源Einが接続され、スイッチング素子TR1のオン・オフ動作によって交流電圧V2を発生するインバータ回路12と、その交流電圧V2を整流平滑して出力電圧Voutを生成する整流平滑回路14を有し、出力電圧Vout端子が、負荷22に接続されている。出力電圧Voutは、出力電圧Voutと所定の基準電圧Vrefとの差分を増幅した出力電圧制御信号V(vol)を出力する反転増幅器から成る誤差増幅回路16に接続されている。さらに誤差増幅回路16から出力された出力電圧制御信号V(vol)に応じてパルス幅変調を行い、スイッチング素子TR1の駆動端子に向けて駆動パルスVgを出力する駆動パルス生成回路18を備えている。 Hereinafter, a first embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, an outline will be described based on the overall circuit diagram shown in FIG. The switching power supply device 10 is connected to a DC input power supply Ein, and generates an output voltage Vout by rectifying and smoothing the AC voltage V2 and an inverter circuit 12 that generates the AC voltage V2 by the on / off operation of the switching element TR1. A rectifying / smoothing circuit 14 is provided, and an output voltage Vout terminal is connected to the load 22. The output voltage Vout is connected to an error amplification circuit 16 including an inverting amplifier that outputs an output voltage control signal V (vol) obtained by amplifying the difference between the output voltage Vout and a predetermined reference voltage Vref. Further, a drive pulse generation circuit 18 that performs pulse width modulation according to the output voltage control signal V (vol) output from the error amplifier circuit 16 and outputs the drive pulse Vg toward the drive terminal of the switching element TR1 is provided. .

また、スイッチング電源装置10の環境温度を検知して温度信号を出力する温度検出手段24と、入力電圧を検知して入力電圧信号を出力する入力電圧検出手段26と、出力電圧を検知して出力電圧信号を出力する出力電圧検出手段28とが、それぞれ電流制御パルス発生手段32に接続されている。 In addition, the temperature detection means 24 that detects the environmental temperature of the switching power supply 10 and outputs a temperature signal, the input voltage detection means 26 that detects the input voltage and outputs the input voltage signal, and detects and outputs the output voltage Output voltage detecting means 28 for outputting a voltage signal is connected to the current control pulse generating means 32, respectively.

電流制御パルス発生手段32は、デジタルプロセッサ等から成り、上記温度信号、入力電圧信号及び出力電圧信号に基づいて目標値を決定する目標値設定部32aと、その目標値に基づいて演算処理を行なう演算部32bと、その演算結果に基づいて、出力電流を制御するための電流制御パルス電圧Vcを出力するパルス生成部32cとを備えている。パルス生成部32cの出力は、抵抗R1とコンデンサC1で構成した積分回路であるパルス平滑化回路34の入力に接続されている。そして、平滑化電圧Vbが発生するコンデンサC1の両端は、パルス平滑化回路34の出力として、後述する電流制限信号生成回路36に接続されている。   The current control pulse generating means 32 comprises a digital processor or the like, and performs a calculation process based on the target value setting unit 32a that determines a target value based on the temperature signal, the input voltage signal, and the output voltage signal. The calculating part 32b and the pulse generation part 32c which outputs the current control pulse voltage Vc for controlling an output current based on the calculation result are provided. The output of the pulse generator 32c is connected to the input of a pulse smoothing circuit 34, which is an integrating circuit composed of a resistor R1 and a capacitor C1. Then, both ends of the capacitor C1 where the smoothed voltage Vb is generated are connected as an output of the pulse smoothing circuit 34 to a current limit signal generating circuit 36 described later.

また、スイッチング素子TR1のソース端子と入力電源Einのマイナス端子間に電流検出抵抗R0である電流検出回路38が挿入され、電流検出抵抗R0に流れるスイッチング電流Iswに応じた電圧がその両端に発生する。そして電流検出抵抗R0の両端は、電流検出回路38の出力として電流制限信号生成回路36に接続されている。   A current detection circuit 38, which is a current detection resistor R0, is inserted between the source terminal of the switching element TR1 and the negative terminal of the input power source Ein, and a voltage corresponding to the switching current Isw flowing through the current detection resistor R0 is generated at both ends. . The both ends of the current detection resistor R0 are connected to the current limit signal generation circuit 36 as outputs of the current detection circuit 38.

電流制限信号生成回路36は、スイッチング電源装置10の過電流保護回路であり、平滑化電圧Vbに基づいて決定される基準電圧Vrと、その基準電圧Vrと電流検出抵抗R0両端に発生する電圧V(R0)とを比較し、電流制限信号V(cur)を出力する比較回路である比較器CP1とを備えている。比較器CP1の出力は、電流検出回路38の電流検出抵抗R0の電流に対応して検出された電圧が、電流制御パルス発生手段32のパルス生成部32cの出力に基づいて設定された基準値である基準電圧Vrを超えたときに、その電流を制限するための電流制限信号として出力される。その出力は、電流制限信号生成回路36の出力として、駆動パルス生成回路18に接続されている。駆動パルス生成回路18は、入力された電流制限信号V(cur)に基づいてパルス幅変調を行い、スイッチング素子TR1の駆動パルスVgを出力する回路であり、その出力はスイッチング素子TR1の駆動端子に接続されている。 The current limit signal generation circuit 36 is an overcurrent protection circuit for the switching power supply device 10, and includes a reference voltage Vr determined based on the smoothed voltage Vb, and a voltage V generated across the reference voltage Vr and the current detection resistor R0. (R0) and a comparator CP1 that is a comparison circuit that outputs a current limiting signal V (cur). The output of the comparator CP1 is a reference value in which the voltage detected corresponding to the current of the current detection resistor R0 of the current detection circuit 38 is set based on the output of the pulse generator 32c of the current control pulse generator 32. When a certain reference voltage Vr is exceeded, it is output as a current limiting signal for limiting the current. The output is connected to the drive pulse generation circuit 18 as an output of the current limit signal generation circuit 36. The drive pulse generation circuit 18 is a circuit that performs pulse width modulation based on the input current limiting signal V (cur) and outputs the drive pulse Vg of the switching element TR1, and its output is supplied to the drive terminal of the switching element TR1. It is connected.

次に、図1から図6に基づいて、スイッチング電源装置10の各回路ブロックごとの構成と動作を詳細に説明する。インバータ回路12は、図1に示すように、入力電源Einと直列にトランスT1の1次側巻線T1aとスイッチング素子TR1が接続され、スイッチング素子TR1のオン・オフ動作によってトランスT1の2次側巻線T1bに交流電圧V2を発生させる。なお、トランスT1の各巻線の極性等は、周知のシングルフォワード方式に構成されている。   Next, the configuration and operation of each circuit block of the switching power supply device 10 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the inverter circuit 12 includes a primary side winding T1a of a transformer T1 and a switching element TR1 connected in series with an input power source Ein, and a secondary side of the transformer T1 by an on / off operation of the switching element TR1. An AC voltage V2 is generated in the winding T1b. The polarity of each winding of the transformer T1 is configured in a well-known single forward system.

トランスT1の2次側巻線T1bには、整流平滑回路14が接続されており、スイッチング素子TR1がオンのときに導通してパルス電流を流すフォワード側整流素子TR2と、フォワード側整流素子TR2と相補的にオン・オフするフライホイール側整流素子TR3と、スイッチ素子TR1のオン・オフ動作に同期をとって各整流素子TR2,TR3を駆動する同期整流駆動回路14a、およびチョークコイルLoとコンデンサCoの平滑回路により構成されている。そして、整流平滑回路14は、2次側巻線T1bに誘起された電圧を整流平滑して出力電圧Voutを出力する。コンデンサCoの両端には、負荷22が接続され、出力電圧Vout及び出力電流Ioutが供給されている。   A rectifying / smoothing circuit 14 is connected to the secondary side winding T1b of the transformer T1, and when the switching element TR1 is turned on, a forward side rectifying element TR2 that conducts and flows a pulse current, and a forward side rectifying element TR2 The flywheel side rectifying element TR3 that is complementarily turned on / off, the synchronous rectification driving circuit 14a that drives the rectifying elements TR2 and TR3 in synchronization with the on / off operation of the switch element TR1, and the choke coil Lo and the capacitor Co This is a smoothing circuit. The rectifying / smoothing circuit 14 rectifies and smoothes the voltage induced in the secondary winding T1b and outputs the output voltage Vout. A load 22 is connected to both ends of the capacitor Co, and an output voltage Vout and an output current Iout are supplied.

誤差増幅回路16は、図1に示すように、反転入力端子に出力電圧アナログ信号が入力されるオペアンプOP1と、その非反転入力に接続される所定の基準電圧Vrefと、利得調整及び位相補償のための帰還素子Zfとを備え、出力電圧制御信号V(vol)を出力する反転増幅回路である。従って、出力電圧制御信号V(vol)は、出力電圧と基準電圧Vrefとの差分が増幅されたものであって、出力電圧が基準電圧Vrefよりも高くなると、連続的に低下し、逆の場合には連続的に上昇する。   As shown in FIG. 1, the error amplifying circuit 16 includes an operational amplifier OP1 whose output voltage analog signal is input to its inverting input terminal, a predetermined reference voltage Vref connected to its non-inverting input, gain adjustment and phase compensation. And an inverting amplifier circuit that outputs an output voltage control signal V (vol). Therefore, the output voltage control signal V (vol) is obtained by amplifying the difference between the output voltage and the reference voltage Vref. When the output voltage becomes higher than the reference voltage Vref, the output voltage control signal V (vol) continuously decreases, and vice versa. Will rise continuously.

温度検出手段24は、図2(a)に示すように、抵抗値変化型の感温素子であるサーミスタ24aと、サーミスタ24aの抵抗値をアナログ電圧信号に変換する増幅器24bと、そのアナログ電圧信号をデジタル信号である温度信号に変換して出力するA/D変換回路24cとを備えている。なお、サーミスタ24aは、スイッチング電源装置内部のプリント基板上に実装され、プリント基板上の温度を測定している。   As shown in FIG. 2A, the temperature detecting means 24 includes a thermistor 24a that is a resistance value change type temperature sensing element, an amplifier 24b that converts the resistance value of the thermistor 24a into an analog voltage signal, and the analog voltage signal. And an A / D conversion circuit 24c that converts the signal into a temperature signal that is a digital signal and outputs the temperature signal. The thermistor 24a is mounted on a printed board inside the switching power supply device and measures the temperature on the printed board.

入力電圧検出手段26は、図2(b)に示すように、入力電圧Vinを観測し、入力電圧Vinを所定のアナログ電圧に変換する電圧変換回路26aと、そのアナログ電圧をデジタル信号である入力電圧信号に変換して出力するA/D変換回路26bとを備えている。なお、電圧変換回路26aは、入力電圧Vinを抵抗分圧する分圧回路や、トランスT1に設けた第3の巻線に発生する電圧を入力電圧に比例した電圧に変換する回路など、適宜設定したものである。ここでは、後者の例のように、入力電圧Vinを間接的に観測するものでもよい。   As shown in FIG. 2B, the input voltage detecting means 26 observes the input voltage Vin, converts the input voltage Vin into a predetermined analog voltage, and inputs the analog voltage as a digital signal. And an A / D conversion circuit 26b that converts the voltage signal and outputs the voltage signal. The voltage conversion circuit 26a is set as appropriate, such as a voltage dividing circuit for resistance-dividing the input voltage Vin, or a circuit for converting a voltage generated in the third winding provided in the transformer T1 into a voltage proportional to the input voltage. Is. Here, as in the latter example, the input voltage Vin may be indirectly observed.

出力電圧検出手段28は、図2(c)に示すように、出力電圧Voutを観測し、出力電圧Voutを所定のアナログ電圧に変換する電圧変換回路28aと、そのアナログ電圧をデジタル信号である出力電圧信号に変換して出力するA/D変換回路28bとを備えている。なお、電圧変換回路28aは、出力電圧Voutを抵抗分圧する分圧回路や、トランスT1に設けた第3の巻線に発生する電圧を出力電圧に比例した電圧に変換する回路など、適宜設定したものである。ここでは、後者の例のように、出力電圧Voutを間接的に観測するものでもよい。   As shown in FIG. 2C, the output voltage detection means 28 observes the output voltage Vout, converts the output voltage Vout into a predetermined analog voltage, and outputs the analog voltage as a digital signal. And an A / D conversion circuit 28b that converts the voltage signal and outputs the voltage signal. The voltage conversion circuit 28a is set as appropriate, such as a voltage dividing circuit for resistance-dividing the output voltage Vout, or a circuit for converting the voltage generated in the third winding provided in the transformer T1 into a voltage proportional to the output voltage. Is. Here, as in the latter example, the output voltage Vout may be observed indirectly.

電流制御パルス発生手段32は、例えば汎用のデジタルプロセッサ(マイコン)を用いて構成する。電流制御パルス発生手段32は、図1に示すように目標値設定部32a、演算部32b及びパルス生成部32cを備えている。目標値設定部32aは、上述の温度信号、入力電圧信号及び出力電圧信号に基づいて、演算部32bに向けて目標値Cを出力する。なお、温度信号、入力電圧信号、及び出力電圧信号などが外部からの入力がされないときは、あらかじめ固定的に記憶している温度信号既定値、入力電圧信号既定値、及び出力電圧信号既定値に基づいて目標値Cを決定する。 The current control pulse generating means 32 is configured using, for example, a general-purpose digital processor (microcomputer). As shown in FIG. 1, the current control pulse generation means 32 includes a target value setting unit 32a, a calculation unit 32b, and a pulse generation unit 32c. The target value setting unit 32a outputs the target value C toward the calculation unit 32b based on the temperature signal, the input voltage signal, and the output voltage signal. When the temperature signal, input voltage signal, and output voltage signal are not input from the outside, the temperature signal default value, input voltage signal default value, and output voltage signal default value stored in advance are fixed. Based on this, the target value C is determined.

演算部32bは、目標値Cに基づいて演算処理を行いセット値Bを決定し、そのセット値Bと、あらかじめ固定的に設定されているセット値Aとをパルス生成部32cに向けて出力する。   The calculation unit 32b performs calculation processing based on the target value C to determine the set value B, and outputs the set value B and the set value A that is fixedly set in advance toward the pulse generation unit 32c. .

パルス生成部32cは、図3に示すように、クロック信号を発生するクロック回路c1と、カウンタc2,c3と、出力波形生成部c4で構成されている。図4のタイムチャートに示すように、カウンタc2,c3の初期値は共にゼロであって、クロック回路c1のクロック信号に同期してカウントアップ動作を行う。カウンタc2は、セット値Aが与えられ、カウント数がセット値Aに達するとカウント数はゼロにリセットされ、再びゼロからカウントアップ動作を開始し、この一連の動作を繰り返す。カウンタc3は、セット値Aよりも少ないセット値Bが与えられ、カウント数がセット値Bに達するとカウント数はゼロにリセットされカウントアップが停止する。そして、カウンタc2がリセットされるとそれに同期して再びゼロからカウントアップ動作を開始し、この一連の動作を繰り返す。出力波形生成部c4は、カウンタc2,c3の動作をモニタし、カウンタc3がカウントアップしているときはハイレベル電圧を、カウンタc3のカウントアップが停止しているときはローレベル電圧を出力して、パルス幅変調された波形を出力する。例えば、クロック回路c1のクロック周波数をFck、セット値A=1000、セット値B=500とすると、出力波形生成部は、周期T=1000/Fck、ハイレベルの時比率0.5の矩形波を出力し、セット値Aとセット値Bによってデジタル的にパルス幅が設定され、これを制御することによってパルス幅変調が行われる。   As shown in FIG. 3, the pulse generation unit 32c includes a clock circuit c1 that generates a clock signal, counters c2 and c3, and an output waveform generation unit c4. As shown in the time chart of FIG. 4, the initial values of the counters c2 and c3 are both zero, and the count-up operation is performed in synchronization with the clock signal of the clock circuit c1. The counter c2 is given a set value A. When the count number reaches the set value A, the count number is reset to zero, starts counting up again from zero, and repeats this series of operations. The counter c3 is given a set value B smaller than the set value A. When the count number reaches the set value B, the count number is reset to zero and the count-up is stopped. When the counter c2 is reset, the count-up operation starts again from zero in synchronization with the counter c2, and this series of operations is repeated. The output waveform generator c4 monitors the operations of the counters c2 and c3, and outputs a high level voltage when the counter c3 is counting up, and outputs a low level voltage when the counting up of the counter c3 is stopped. To output a pulse-width modulated waveform. For example, if the clock frequency of the clock circuit c1 is Fck, the set value A = 1000, and the set value B = 500, the output waveform generator generates a rectangular wave with a cycle T = 1000 / Fck and a high level time ratio of 0.5. The pulse width is digitally set by the set value A and the set value B, and pulse width modulation is performed by controlling this.

スイッチング電源装置10においては、スイッチング周波数は500kHzとし、電流制御パルス発生手段32は、スイッチング周波数との周波数干渉の防止などの観点から、例えば約10kHzの一定の周波数でパルス幅変調するよう設定する。従って、演算部32bから、約10kHzに相当する一定のセット値Aが設定される。さらに、演算部32bは、温度検出手段24、入力電圧検出手段26、出力電圧検出手段28などからの情報によって変化する目標値Cに基づいてセット値Bを決定してパルス生成部32cに出力し、パルス生成部32cは、セット値Bに基づいてカウンタc3のリセットを行うカウント数を変化させる。このようにして、電流制御パルス発生手段32はパルス幅変調された所定の電流制御パルス電圧Vcを生成し、後段のパルス平滑化回路34に向けて出力する。   In the switching power supply device 10, the switching frequency is set to 500 kHz, and the current control pulse generating means 32 is set so as to perform pulse width modulation at a constant frequency of, for example, about 10 kHz from the viewpoint of preventing frequency interference with the switching frequency. Accordingly, a constant set value A corresponding to about 10 kHz is set from the calculation unit 32b. Further, the calculation unit 32b determines the set value B based on the target value C that changes according to information from the temperature detection unit 24, the input voltage detection unit 26, the output voltage detection unit 28, etc., and outputs the set value B to the pulse generation unit 32c. The pulse generation unit 32c changes the count number for resetting the counter c3 based on the set value B. In this way, the current control pulse generating means 32 generates a predetermined current control pulse voltage Vc subjected to pulse width modulation, and outputs it to the subsequent pulse smoothing circuit 34.

パルス平滑化回路34は、図1に示すように、電流制御パルス電圧Vcがハイレベルのときには抵抗R1を介してコンデンサC1に電荷を充電し、ローレベルのときには抵抗R1を介してコンデンサC1の電荷を放電する。それによって、コンデンサC1の両端に発生する平滑化電圧Vbはほぼ直流電圧となり、電流制御パルス電圧Vcのハイレベルの時比率(オン・デューティ)が大きくなると上昇し、ハイレベルの時比率が小さくなると低下する。   As shown in FIG. 1, the pulse smoothing circuit 34 charges the capacitor C1 through the resistor R1 when the current control pulse voltage Vc is at a high level, and charges the capacitor C1 through the resistor R1 when the current control pulse voltage Vc is at a low level. To discharge. As a result, the smoothed voltage Vb generated at both ends of the capacitor C1 is substantially a DC voltage, and increases when the high-level time ratio (on duty) of the current control pulse voltage Vc increases, and decreases when the high-level time ratio decreases. descend.

電流検出回路38は、図1に示すように、スイッチング電流Iswが流れる経路に挿入された電流検出抵抗R0である。スイッチング電源装置10において、スイッチング電流Iswは略台形状を繰り返すパルス電流であって、そのピーク値Iswpと出力電流Ioutとの関係は、トランスT1の1次側巻数N1及び2次側巻数N2を用いて表すと、Iswp≒(N2/N1)×Ioutとなる。つまり、電流検出抵抗R0に発生する電流検出電圧V(R0)のピーク値は、出力電流Ioutに略比例した値となる。このように、スイッチング電源装置10では、スイッチング電流Iswを電流検出回路38を介して観測することによって、出力電流Ioutを検出している。なお、出力電流Ioutが流れたとき、電流検出電圧V(R0)は、スイッチング素子TR1のソース端子に接続された側が高電位になる向きに発生する。電流検出回路38の出力は、その高電位になる端子がパルス平均化回路34のグランドに接続されている。   As shown in FIG. 1, the current detection circuit 38 is a current detection resistor R0 inserted in a path through which the switching current Isw flows. In the switching power supply device 10, the switching current Isw is a pulse current that repeats a substantially trapezoidal shape, and the relationship between the peak value Iswp and the output current Iout uses the primary winding number N1 and the secondary winding number N2 of the transformer T1. In this case, Iswp≈ (N2 / N1) × Iout. That is, the peak value of the current detection voltage V (R0) generated in the current detection resistor R0 is a value approximately proportional to the output current Iout. Thus, in the switching power supply device 10, the output current Iout is detected by observing the switching current Isw through the current detection circuit 38. When the output current Iout flows, the current detection voltage V (R0) is generated in a direction in which the side connected to the source terminal of the switching element TR1 becomes a high potential. The output of the current detection circuit 38 is connected to the ground of the pulse averaging circuit 34 at its high potential terminal.

電流制限信号生成回路36は、図1に示すように、平滑化電圧Vbに応じて変化する基準電圧Vrと電流検出電圧V(R0)を比較器CP1で比較し、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrより低いとき、すなわちスイッチング電流Iswが所定の値よりも小さいときは、ハイレベルを出力する。逆に、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrより高いとき、すなわちスイッチング電流Iswが所定の値よりも大きいときは、ローレベルを出力する。また、平滑化電圧Vbと基準電圧Vrとの関係は、平滑化電圧Vbが上昇すると基準電圧Vrも上昇し、逆に、平滑化電圧Vbが低下すると基準電圧Vrも低下するよう構成されている。   As shown in FIG. 1, the current limit signal generation circuit 36 compares the reference voltage Vr, which changes according to the smoothed voltage Vb, with the current detection voltage V (R0) by the comparator CP1, and the current detection voltage V (R0). Is lower than the reference voltage Vr, that is, when the switching current Isw is smaller than a predetermined value, a high level is output. Conversely, when the current detection voltage V (R0) is higher than the reference voltage Vr, that is, when the switching current Isw is larger than a predetermined value, a low level is output. Further, the relationship between the smoothing voltage Vb and the reference voltage Vr is configured such that when the smoothing voltage Vb increases, the reference voltage Vr also increases, and conversely, when the smoothing voltage Vb decreases, the reference voltage Vr also decreases. .

駆動パルス生成回路18は、図5に示すように、のこぎり波電圧V(osc)を生成するのこぎり波発生回路18bと、のこぎり波電圧V(osc)が反転端子に入力され、誤差増幅回路16の出力である端子a1から入力された出力電圧制御信号V(vol)が、非反転端子に入力される比較器CP11とを備えている。さらに、比較器CP11の出力信号と、端子a2から入力される電流制信号V(cur)とが入力されるナンド回路NAND11と、ナンド回路NAND11の出力信号がリセット端子Rに入力され、発信器OS11が発生するトリガ信号がセット端子Sに入力され、出力端子Qが駆動パルス生成回路18の端子a0に接続された周知のセット・リセット・フリップ・フロップFF11(以下、RS−FF11という)とで構成する信号選択回路18aを備えている。そして、RS−FF11の出力端子Qが出力する信号は、スイッチング素子TR1を駆動する駆動パルスVgとなり、端子a0を介してスイッチング素子TR1の駆動端子であるゲートに入力される。 As shown in FIG. 5, the drive pulse generation circuit 18 has a sawtooth wave generation circuit 18 b that generates a sawtooth wave voltage V (osc) and a sawtooth wave voltage V (osc) input to an inverting terminal. The output voltage control signal V (vol) input from the terminal a1 which is an output is provided with a comparator CP11 input to the non-inverting terminal. Further, the output signal of the comparator CP11, a NAND circuit NAND11 in which the current limit signal is input from the terminal a2 V (cur) is input, the output signal of the NAND circuit NAND11 is inputted to the reset terminal R, transmitter A trigger signal generated by the OS 11 is input to the set terminal S, and a known set-reset flip-flop FF11 (hereinafter referred to as RS-FF11) in which the output terminal Q is connected to the terminal a0 of the drive pulse generation circuit 18. A signal selection circuit 18a is provided. The signal output from the output terminal Q of the RS-FF 11 becomes a driving pulse Vg for driving the switching element TR1, and is input to the gate which is the driving terminal of the switching element TR1 via the terminal a0.

のこぎり波発生回路18bは、電圧一定の直流電源Vcc11と、一端が直流電源Vcc11に接続された充電抵抗R11と、その充電抵抗R11のもう一端とグランド間に接続されたタイマーコンデンサC11と、タイマーコンデンサC11の両端に接続されたリセット素子S11と、リセット素子S11を制御する発振器OS11とを備えており、タイマーコンデンサC11の両端に発生する電圧V(osc)が出力される。   The sawtooth wave generation circuit 18b includes a constant voltage DC power supply Vcc11, a charging resistor R11 having one end connected to the DC power supply Vcc11, a timer capacitor C11 connected between the other end of the charging resistor R11 and the ground, and a timer capacitor. A reset element S11 connected to both ends of C11 and an oscillator OS11 for controlling the reset element S11 are provided, and a voltage V (osc) generated at both ends of the timer capacitor C11 is output.

発振器OS11は、インパルス状のトリガパルスを発生する。このトリガパルスは周期一定の繰り返しパルスであって、スイッチング素子TR1のスイッチング周波数と、スイッチング素子TR1のターンオンのタイミングを決定するものである。また、リセット素子S11は、トリガパルスが入力されるとタイマーコンデンサC11の両端を短絡し、瞬時に開放状態となり、次のトリガパルスが入力されるまではその開放状態を継続する働きをする。   The oscillator OS11 generates an impulse trigger pulse. The trigger pulse is a repetitive pulse having a constant period, and determines the switching frequency of the switching element TR1 and the turn-on timing of the switching element TR1. Further, the reset element S11 short-circuits both ends of the timer capacitor C11 when a trigger pulse is input, and is instantaneously opened, and continues to be open until the next trigger pulse is input.

このように構成された駆動パルス生成回路18は、以下のように動作する。まず、のこぎり波発生回路18bは、発振器OS11からトリガパルスが入力され、リセット素子S11がタイマーコンデンサC11の両端を短絡し、電荷が放電されてV(osc)≒0となる。さらに、リセット素子S11は瞬時に開放状態となり、充電抵抗R11を介して供給される充電電流によってタイマーコンデンサC11が充電され、V(osc)が上昇する。このとき、充電抵抗R11とタイマーコンデンサC11の直列回路が有する時定数はトリガパルスの周期に比べて十分大きな値に設定されているので、V(osc)は、ほぼ一定の傾きをもって直線的に上昇する。その後、次のトリガパルスが入力されるとリセット素子S11が短絡し、上記の動作を繰り返す。このような動作によって、タイマーコンデンサC11の両端にのこぎり波電圧V(osc)を発生させている。   The drive pulse generation circuit 18 configured as described above operates as follows. First, the sawtooth wave generation circuit 18b receives a trigger pulse from the oscillator OS11, the reset element S11 short-circuits both ends of the timer capacitor C11, and the electric charge is discharged to V (osc) ≈0. Further, the reset element S11 is instantaneously opened, the timer capacitor C11 is charged by the charging current supplied through the charging resistor R11, and V (osc) increases. At this time, the time constant of the series circuit of the charging resistor R11 and the timer capacitor C11 is set to a sufficiently large value as compared with the period of the trigger pulse, so V (osc) increases linearly with a substantially constant slope. To do. Thereafter, when the next trigger pulse is input, the reset element S11 is short-circuited and the above operation is repeated. By such an operation, the sawtooth voltage V (osc) is generated at both ends of the timer capacitor C11.

比較器CP11は、出力電圧制御信号V(vol)がのこぎり波電圧V(osc)よりも高い場合にはハイレベルを、逆の場合にはローレベルを出力する。ナンド回路NAND11の一方の入力端子には、端子a2から入力された電流制限信号V(cur)が入力され、他方の入力端子に比較器CP11の出力信号が入力されている。これにより、比較器CP11からの信号がローレベル、又は電流制限信号V(cur)のいずれか一方がローレベルになると、ナンド回路NAND11の出力がハイレベルとなる。RS−FF11は、セット端子Sに入力される発振器OS11のインパルス状のトリガパルスにより、出力端子Qの出力がハイレベルとなり、リセット端子Rにナンド回路NAND11からハイレベル信号が入力されことによって、出力端子Qの出力がローレベルに反転する。RS−FF11の出力端子Qから出力される信号は、スイッチング素子TR1の駆動端子に入力される駆動パルスVgである。すなわち、出力端子Qがハイレベルを出力している期間はスイッチング素子TR1をオンし、ローレベルを出力している期間はスイッチング素子TR1をオフする動作を行う。   The comparator CP11 outputs a high level when the output voltage control signal V (vol) is higher than the sawtooth voltage V (osc), and outputs a low level in the opposite case. The current limiting signal V (cur) input from the terminal a2 is input to one input terminal of the NAND circuit NAND11, and the output signal of the comparator CP11 is input to the other input terminal. As a result, when the signal from the comparator CP11 is at a low level or one of the current limit signals V (cur) is at a low level, the output of the NAND circuit NAND11 becomes a high level. The output of the output terminal Q becomes high level by the impulse-like trigger pulse of the oscillator OS11 input to the set terminal S, and the RS-FF 11 is output when a high level signal is input from the NAND circuit NAND11 to the reset terminal R. The output of terminal Q is inverted to low level. A signal output from the output terminal Q of the RS-FF 11 is a drive pulse Vg input to the drive terminal of the switching element TR1. That is, the switching element TR1 is turned on while the output terminal Q is outputting a high level, and the switching element TR1 is turned off while the output terminal Q is outputting a low level.

次に、上記のように構成されたスイッチング電源装置10の一連の動作を、図6のタイムチャートに基づいて説明する。まず、期間1は、過電流保護回路が動作していない期間である。過電流設定値は、電流制御パルス発生手段32の目標値設定部32aが決定する目標値によって制御される。目標値設定部32aは、温度検出手段24が出力する温度信号と、入力電圧検出手段26が出力する入力電圧信号と、出力電圧検出手段28が出力する出力電圧信号とをパラメータとする演算式が設定されており、その演算式に基づいて目標値が決定される。例えば、回路部品の一つであるバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間に発生する電圧VBEの温度依存性が過電流設定値に影響を与える場合、その温度係数(約−2mV/℃)が演算式に盛り込まれる。また、入力電圧Vinの変動がスイッチング電流のピーク値Iswpと出力電流Ioutとの略比例関係に無視できない影響を及ぼす場合、入力電圧Vinに関する係数が演算式に盛り込まれる。また、過電流保護回路が動作すると、後述するように出力電圧が低下する。そのような出力電圧の変動がスイッチング電流のピーク値Iswpと出力電流Ioutとの略比例関係に無視できない影響を及ぼす場合、出力電圧Voutに関する係数が演算式に盛り込まれる。このようにして、スイッチング電源装置10の使用状態や動作状態に基づいて、目標値は適宜変化し、それに基づいて電流制御パルス電圧Vc、平滑化電圧Vb、および基準電圧Vrが変化する。その結果、過電流設定値が自動調整される。 Next, a series of operations of the switching power supply device 10 configured as described above will be described based on the time chart of FIG. First, period 1 is a period in which the overcurrent protection circuit is not operating. The overcurrent set value is controlled by the target value determined by the target value setting unit 32a of the current control pulse generating means 32. The target value setting unit 32a has an arithmetic expression using the temperature signal output from the temperature detection unit 24, the input voltage signal output from the input voltage detection unit 26, and the output voltage signal output from the output voltage detection unit 28 as parameters. The target value is determined based on the arithmetic expression. For example, if the temperature dependence of the voltage VBE generated between the base and emitter of a bipolar transistor, which is one of the circuit components, affects the overcurrent setting value, the temperature coefficient (about -2 mV / ° C) is expressed in the calculation formula. It is included. Further, when the fluctuation of the input voltage Vin has a non-negligible influence on the substantially proportional relationship between the peak value Iswp of the switching current and the output current Iout, a coefficient related to the input voltage Vin is included in the arithmetic expression. When the overcurrent protection circuit operates, the output voltage decreases as will be described later. When such a change in the output voltage has a non-negligible influence on the substantially proportional relationship between the peak value Iswp of the switching current and the output current Iout, a coefficient related to the output voltage Vout is included in the arithmetic expression. In this manner, the target value is appropriately changed based on the usage state and the operating state of the switching power supply device 10, and the current control pulse voltage Vc, the smoothing voltage Vb, and the reference voltage Vr are changed based on the target value. As a result, the overcurrent set value is automatically adjusted.

期間1においては、出力電流Ioutは過電流設定値以下の小さな値であるため電流制限信号生成回路36が出力する電流制限信号V(cur)はハイレベルを維持し、駆動パルス生成回路18のナンド回路NAND11の一方の入力端子には、継続的にハイレベルの信号が入力している。従って、RS−FF11の出力端子Qに発生する駆動パルスVgは、比較器CP11の出力信号と同一のロジックとなり、図6のタイムチャートに示すように、駆動パルスVgは、もっぱら誤差増幅回路16が出力する出力電圧制御信号V(vol)に基づいてパルス幅制御されることとなる。   In period 1, since the output current Iout is a small value equal to or less than the overcurrent set value, the current limit signal V (cur) output from the current limit signal generation circuit 36 is maintained at a high level, and the NAND of the drive pulse generation circuit 18 is maintained. A high level signal is continuously input to one input terminal of the circuit NAND11. Therefore, the drive pulse Vg generated at the output terminal Q of the RS-FF 11 has the same logic as the output signal of the comparator CP11, and the drive pulse Vg is exclusively generated by the error amplification circuit 16 as shown in the time chart of FIG. The pulse width is controlled based on the output voltage control signal V (vol) to be output.

このように、スイッチング電源装置10は、出力電圧Voutが誤差増幅回路16内の基準電圧Vrefと等しくなるようスイッチング素子TR1の駆動パルスVgのオン・デューティが制御なされ、出力電圧Voutが一定に保たれる。このとき、出力電圧Voutは式(1)のように決定される。

Figure 2009136105
Thus, in the switching power supply device 10, the on-duty of the drive pulse Vg of the switching element TR1 is controlled so that the output voltage Vout becomes equal to the reference voltage Vref in the error amplifier circuit 16, and the output voltage Vout is kept constant. It is. At this time, the output voltage Vout is determined as shown in Equation (1).
Figure 2009136105

ここで、N1:トランスT1の一次側巻数、N2:トランスT1の2次側巻数、T:スイッチング周期、duty:スイッチング素子TR1のオン・デューティである。   Here, N1 is the number of primary turns of the transformer T1, N2 is the number of secondary turns of the transformer T1, T is the switching period, and duty is the on-duty of the switching element TR1.

次の期間2は、例えば負荷の電子機器が低インピーダンスに故障して出力電流Ioutが増加して過電流保護回路が動作し、出力電流Ioutが過電流設定値を超えないようスイッチング電流Iswを基にして制限されている状態である。   In the next period 2, for example, the load electronic device malfunctions to a low impedance, the output current Iout increases, the overcurrent protection circuit operates, and the switching current Isw is set so that the output current Iout does not exceed the overcurrent set value. This is a state that is restricted.

この状態は、出力電圧Voutが低下し、出力電圧制御信号V(vol)が上昇する。これにより、のこぎり波電圧V(osc)よりも出力電圧制御信号V(vol)が高い期間が長くなり、常時出力電圧制御信号V(vol)がのこぎり波電圧V(osc)よりも高くなる。すると、比較器CP11の出力は常時ローレベルにあり、スイッチング素子TR1が常時オンして、スイッチング電流Iswが常時流れることが可能となる。   In this state, the output voltage Vout decreases and the output voltage control signal V (vol) increases. As a result, the period during which the output voltage control signal V (vol) is higher than the sawtooth voltage V (osc) becomes longer, and the output voltage control signal V (vol) is always higher than the sawtooth voltage V (osc). Then, the output of the comparator CP11 is always at a low level, the switching element TR1 is always turned on, and the switching current Isw can always flow.

一方、スイッチング電流Iswの増大により、電流検出回路38の電流検出抵抗R0に発生する電流検出電圧V(R0)が増大し、電流制限信号生成回路36の比較器CP1の出力である電流制限信号V(cur)がローレベルになる。すると、ナンド回路NAND11の入力がローレベルになり、ナンド回路NAND11の出力がローレベルからハイレベルになる。これにより、電流制限信号V(cur)がハイレベルからローレベルに反転するタイミングで、ナンド回路NAND11からリセット端子Rにリセット信号が出力される。そして、RS−FF11の出力端子Qが発生させる駆動パルスVgは、そのリセット信号が入力されたタイミングで、ハイレベルからローレベルに反転し、スイッチング素子TR1をオフさせる。これによって、出力電流Ioutは過電流設定値を超えないよう制限され、また、スイッチング素子TR1のオン・デューティdutyが小さくなるので、(1)式に基づいて出力電圧Voutも低下する。   On the other hand, as the switching current Isw increases, the current detection voltage V (R0) generated in the current detection resistor R0 of the current detection circuit 38 increases, and the current limit signal V that is the output of the comparator CP1 of the current limit signal generation circuit 36. (Cur) goes low. Then, the input of the NAND circuit NAND11 becomes low level, and the output of the NAND circuit NAND11 changes from low level to high level. Accordingly, a reset signal is output from the NAND circuit NAND11 to the reset terminal R at the timing when the current limit signal V (cur) is inverted from the high level to the low level. The drive pulse Vg generated by the output terminal Q of the RS-FF 11 is inverted from the high level to the low level at the timing when the reset signal is input, thereby turning off the switching element TR1. As a result, the output current Iout is limited so as not to exceed the overcurrent set value, and the on-duty duty of the switching element TR1 becomes small, so that the output voltage Vout also decreases based on the equation (1).

なお、この状態にあっては、RS−FF11は、セット端子Sに次のセット信号が入力されるまで、出力端子Qの状態を保持する性質を有している。従って、出力端子Qがローレベルになってスイッチング素子TR1がオフすると、スイッチング電流Iswが流れなくなり電流制限信号V(cur)がハイレベルに反転するが、次の周期に移るまでの間、出力端子Qの状態(ローレベル)は保持され、スイッチング素子TR1はオフ状態を維持する。一方、上記のように出力電圧Voutが低下すると、反転増幅器である誤差増幅回路16はハイレベルに飽和し、出力電圧制御信号V(vol)はそのハイレベルの飽和電圧値を維持する。 In this state, the RS-FF 11 has a property of holding the state of the output terminal Q until the next set signal is input to the set terminal S. Therefore, when the output terminal Q becomes low level and the switching element TR1 is turned off, the switching current Isw does not flow and the current limit signal V (cur) is inverted to high level, but until the next period starts, the output terminal The state of Q (low level) is maintained, and the switching element TR1 maintains the off state. On the other hand, when the output voltage Vout decreases as described above, the error amplifier circuit 16 as an inverting amplifier is saturated to a high level, and the output voltage control signal V (vol) maintains the high level saturation voltage value.

従って、RS−FF11の出力端子Qに発生する駆動パルスVgは、電流制限信号V(cur)がローレベルに反転するタイミングに同期してローレベルに反転し、図6のタイムチャートに示すように、駆動パルスVgは、もっぱら電流制限信号生成回路36が出力する電流制限信号V(cur)に基づいてパルス幅制御されることとなる。   Accordingly, the drive pulse Vg generated at the output terminal Q of the RS-FF 11 is inverted to the low level in synchronization with the timing at which the current limit signal V (cur) is inverted to the low level, as shown in the time chart of FIG. The pulse width of the drive pulse Vg is controlled exclusively based on the current limit signal V (cur) output from the current limit signal generation circuit 36.

このように、スイッチング電源装置10にあっては、電流制御パルス発生手段32を構成するデジタルプロセッサは、10kHz程度の低い周波数で動作するものであればよく、低速クロックで低コストの汎用デジタルプロセッサを用いてインテリジェント性の優れたスイッチング電源装置を実現することができる。 As described above, in the switching power supply device 10, the digital processor constituting the current control pulse generation means 32 may be anything that operates at a low frequency of about 10 kHz, and a low-cost general-purpose digital processor can be used. It is possible to realize a switching power supply device with excellent intelligence.

また、スイッチング電源装置10が稼働している使用状態や動作状態(環境温度、入力電圧、出力電圧の状態)をリアルタイムに監視し、それに基づいて過電流設定値を常に所定の値に自動調整することによって、万一負荷の電子機器が異常状態になったときでも焼損事故などを防止し、高い安全性を提供することができる。さらに、電源回路を構成するパワー部品として、定格電流や定格温度に過剰に余裕のある大型部品を選定せずともスイッチング電源装置自体の安全性が確保できるので、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。   In addition, the use state and operation state (environmental temperature, input voltage, output voltage state) in which the switching power supply device 10 is operating are monitored in real time, and the overcurrent set value is always automatically adjusted to a predetermined value based on the monitored state. As a result, even when an electronic device with a load is in an abnormal state, a burnout accident can be prevented and high safety can be provided. Furthermore, the safety of the switching power supply itself can be ensured without selecting large parts that have an excessive margin for the rated current and temperature as the power components that make up the power supply circuit. It can contribute to the conversion.

次に、この発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態について、図7から図9に基づいて説明する。なお、上記スイッチング電源装置10と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。まず、図7の全体回路図に基づいて概要を説明する。スイッチング電源装置50は、直流の入力電源Einが接続され、スイッチング素子TR1のオン・オフ動作によって交流電圧V2を発生するインバータ回路12と、その交流電圧V2を整流平滑して出力電圧Voutを得る整流平滑回路14を有し、出力電圧Vout端子が、負荷22に接続されている。出力電圧Voutは、出力電圧Voutと所定の基準電圧Vrefとの差分を増幅した出力電圧制御信号V(vol)を出力する反転増幅器の誤差増幅回路16に接続されている。さらに誤差増幅回路16から出力された出力電圧制御信号V(vol)に応じてパルス幅変調を行い、スイッチング素子TR1の駆動端子に向けて駆動パルスVgを出力する駆動パルス生成回路18を備えている。 Next, a second embodiment of the switching power supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same structure as the said switching power supply apparatus 10 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. First, an outline will be described based on the overall circuit diagram of FIG. The switching power supply device 50 is connected to a DC input power supply Ein, and generates an AC voltage V2 by ON / OFF operation of the switching element TR1, and rectifies and smoothes the AC voltage V2 to obtain an output voltage Vout. A smoothing circuit 14 is provided, and an output voltage Vout terminal is connected to the load 22. The output voltage Vout is connected to an error amplifier circuit 16 of an inverting amplifier that outputs an output voltage control signal V (vol) obtained by amplifying the difference between the output voltage Vout and a predetermined reference voltage Vref. Further, a drive pulse generation circuit 18 that performs pulse width modulation according to the output voltage control signal V (vol) output from the error amplifier circuit 16 and outputs the drive pulse Vg toward the drive terminal of the switching element TR1 is provided. .

また、後述する電流制限動作時間監視手段52から出力された動作時間超過信号に基づいて目標値を決定する目標値設定部32aと、その目標値に基づく演算処理を行なう演算部32bと、その演算結果に基づいて、出力電流を制御するための電流制御パルス電圧Vcを発生するパルス生成部54cとを備えた電流制御パルス発生手段54が設けられている。そして、電流制御パルス発生手段54の出力は、パルス平滑化回路56の入力に接続されている。パルス生成部54cは、電源電圧Vcc41とグランドの間にスイッチ素子S41とスイッチ素子S42が直列に接続され、2つのスイッチ素子の中点がパルス平滑化回路56に接続されている。そして、この2つのスイッチ素子は、演算部32bが出力する信号によってそれぞれ制御される。なお、パルス生成部54cは、上述のスイッチング電源装置10におけるパルス生成部32cと異なる動作を行う。詳細は後述する。   In addition, a target value setting unit 32a that determines a target value based on an operation time excess signal output from a current limit operation time monitoring unit 52 described later, a calculation unit 32b that performs calculation processing based on the target value, and its calculation Based on the result, there is provided a current control pulse generator 54 including a pulse generator 54c that generates a current control pulse voltage Vc for controlling the output current. The output of the current control pulse generator 54 is connected to the input of the pulse smoothing circuit 56. In the pulse generator 54c, the switch element S41 and the switch element S42 are connected in series between the power supply voltage Vcc41 and the ground, and the middle point of the two switch elements is connected to the pulse smoothing circuit 56. The two switch elements are controlled by signals output from the calculation unit 32b. The pulse generator 54c performs an operation different from that of the pulse generator 32c in the switching power supply device 10 described above. Details will be described later.

パルス平滑化回路56は、第一の抵抗R21とコンデンサC21で積分回路を構成し、さらに第一の抵抗R21と並列にダイオードD21と第二の抵抗R22の直列回路が接続されている。その際、ダイオードD21のカソードは、電流制御パルス発生手段54の出力端e0に接続されている。パルス平滑化回路56の出力は、平滑化電圧Vbが発生するコンデンサC21の両端であり、後述する電流制限信号生成回路58に接続されている。   The pulse smoothing circuit 56 forms an integrating circuit with the first resistor R21 and the capacitor C21, and a series circuit of a diode D21 and a second resistor R22 is connected in parallel with the first resistor R21. At that time, the cathode of the diode D21 is connected to the output terminal e0 of the current control pulse generating means 54. The outputs of the pulse smoothing circuit 56 are both ends of a capacitor C21 that generates a smoothed voltage Vb, and is connected to a current limit signal generating circuit 58 described later.

また、スイッチング素子TR1のソース端子と入力電源Einのマイナス端子間に電流検出抵抗R0である電流検出回路38が挿入され、電流検出抵抗R0に流れるスイッチング電流Iswに応じた電圧がその両端に発生する。その電流検出抵抗R0の両端は、電流検出回路38の出力として電流制限信号生成回路58に接続されている。   A current detection circuit 38, which is a current detection resistor R0, is inserted between the source terminal of the switching element TR1 and the negative terminal of the input power source Ein, and a voltage corresponding to the switching current Isw flowing through the current detection resistor R0 is generated at both ends. . Both ends of the current detection resistor R0 are connected to the current limit signal generation circuit 58 as outputs of the current detection circuit 38.

電流制限信号生成回路58は、パルス平滑化回路56の出力に一端が接続された抵抗R31と、一端が抵抗R31のもう一端に接続された抵抗R32と、コレクタ端子が抵抗R32のもう一端に接続され、エミッタ端子がパルス平滑化回路56のグランドに接続されたトランジスタTR31を備え、トランジスタTR31のベース端子は、抵抗R31と抵抗R32の中点の接続されている。さらに、ベース端子がトランジスタTR31のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子は電流検出抵抗R0の入力電源Einのマイナス端子側に接続されたトランジスタTR32が設けられ、コレクタ端子はオープン・コレクタとして電流制限信号生成回路58の出力を形成している。なお、トランジスタTR31,TR32は、NPNトランジスタである。   The current limit signal generation circuit 58 has a resistor R31 having one end connected to the output of the pulse smoothing circuit 56, a resistor R32 having one end connected to the other end of the resistor R31, and a collector terminal connected to the other end of the resistor R32. The transistor TR31 has an emitter terminal connected to the ground of the pulse smoothing circuit 56, and the base terminal of the transistor TR31 is connected to the middle point of the resistor R31 and the resistor R32. Further, a transistor TR32 having a base terminal connected to the collector terminal of the transistor TR31, an emitter terminal connected to the negative terminal side of the input power source Ein of the current detection resistor R0 is provided, and the collector terminal serves as an open collector to generate a current limiting signal. The output of the circuit 58 is formed. Transistors TR31 and TR32 are NPN transistors.

駆動パルス生成回路18は、入力された電流制限信号V(cur)に応じてパルス幅変調を行い、スイッチング素子TR1の駆動パルスVgを出力する回路であり、その出力はスイッチング素子TR1の駆動端子に接続されている。   The drive pulse generation circuit 18 is a circuit that performs pulse width modulation according to the input current limit signal V (cur) and outputs the drive pulse Vg of the switching element TR1, and its output is supplied to the drive terminal of the switching element TR1. It is connected.

電流制限動作時間監視手段52は、誤差増幅回路16の出力と、電流制限信号生成回路58の出力とが入力される比較器からなる第一の比較手段52aを備えている。さらに、その比較手段52aの出力信号によって動作が制御されるタイマー回路52bと、比較器からなる第二の比較手段52cとを備えている。比較手段52cは、比較手段52aの出力がローレベルを所定時間継続すると、それ以前に出力していた信号に代えて動作時間超過信号を発生し、電流制御パルス発生手段54の目標値設定部32aに向けて出力するよう構成されている。 The current limit operation time monitoring means 52 includes first comparison means 52a including a comparator to which the output of the error amplifier circuit 16 and the output of the current limit signal generation circuit 58 are input. Further, a timer circuit 52b whose operation is controlled by an output signal of the comparison means 52a and a second comparison means 52c composed of a comparator are provided. When the output of the comparison means 52a continues at a low level for a predetermined time, the comparison means 52c generates an operation time excess signal instead of the signal output before that, and the target value setting unit 32a of the current control pulse generation means 54 It is configured to output to

次に、図7から図9に基づいて、スイッチング電源装置50の各回路ブロックの構成と動作の詳細を個別に説明する。インバータ回路12は、整流平滑回路14、誤差増幅回路16、駆動パルス生成回路18、電流検出回路38は、上述のスイッチング電源装置10と同様のため、説明を省略する。   Next, the configuration and operation details of each circuit block of the switching power supply device 50 will be individually described based on FIGS. The inverter circuit 12, the rectifying / smoothing circuit 14, the error amplifying circuit 16, the drive pulse generating circuit 18, and the current detecting circuit 38 are the same as those of the switching power supply device 10 described above, and thus description thereof is omitted.

電流制御パルス発生手段54は、例えば汎用のデジタルプロセッサ(マイコン)を用いて構成されており、図7に示すように目標値設定部32a、演算部32b及びパルス生成部54cを備えている。目標値設定部32aは、電流制限動作時間監視手段52から動作時間超過信号が入力されると、その動作時間超過信号に基づいて演算処理を行い、過電流設定値を所定の低い値に低下させるように目標値を決定して演算部32bに出力する。なお、動作時間超過信号が外部から入力されないときは、あらかじめ固定的に記憶している所定の既定値に基づいて目標値を決定する。   The current control pulse generation means 54 is configured using, for example, a general-purpose digital processor (microcomputer), and includes a target value setting unit 32a, a calculation unit 32b, and a pulse generation unit 54c as shown in FIG. When the operation time excess signal is input from the current limit operation time monitoring unit 52, the target value setting unit 32a performs arithmetic processing based on the operation time excess signal, and reduces the overcurrent set value to a predetermined low value. In this manner, the target value is determined and output to the calculation unit 32b. When the operation time excess signal is not input from the outside, the target value is determined based on a predetermined default value that is fixedly stored in advance.

演算部32bは、目標値設定部32aから入力された目標値に基づいて演算処理を行い、パルス生成部54cのスイッチ素子S41,S42それぞれに制御信号を出力する。パルス生成部54cのグランド側のスイッチ素子S42は、電流制限動作時間監視手段52から動作時間超過信号が出力された時から所定の期間だけオンし、それ以外の期間は常にオフ状態を示す。スイッチ素子S42がオンしているときは、スイッチ素子S41はオフしている。一方、スイッチ素子S42がオフしているときは、スイッチ素子S41がオン・オフを繰り返す動作をする。   The calculation unit 32b performs calculation processing based on the target value input from the target value setting unit 32a, and outputs a control signal to each of the switch elements S41 and S42 of the pulse generation unit 54c. The switch element S42 on the ground side of the pulse generation unit 54c is turned on for a predetermined period from when the operation time excess signal is output from the current limiting operation time monitoring unit 52, and is always in an off state during other periods. When the switch element S42 is on, the switch element S41 is off. On the other hand, when the switch element S42 is off, the switch element S41 repeats on / off operations.

従って、スイッチ素子S42がオフの期間において、スイッチ素子S41がオンのときは、出力端子e0にハイレベルの電圧(Vcc41)が発生し、スイッチ素子S41がオフのときは、出力端子e0はフローティング状態となり、パルス生成部54cから電気的に切り離される。また、スイッチ素子S42がオンの期間において、スイッチ素子S41はオフ状態であり、出力端子e0はグランド電位(ローレベル)となる。   Therefore, in the period when the switch element S42 is off, when the switch element S41 is on, a high level voltage (Vcc41) is generated at the output terminal e0. When the switch element S41 is off, the output terminal e0 is in the floating state. And electrically disconnected from the pulse generator 54c. Further, during the period in which the switch element S42 is on, the switch element S41 is in the off state, and the output terminal e0 is at the ground potential (low level).

パルス平滑化回路56は、パルス生成部54cの出力端子e0がハイレベルのときは、抵抗R21を介してコンデンサC21に緩やかに電荷が充電され、平滑化電圧Vbは緩やかに上昇する。出力端子e0がフローティングのときは、コンデンサC21に並列に接続された回路部分の放電経路を介してコンデンサC21の電荷が緩やかに放電し、平滑化電圧Vbは緩やかに低下する。従って、電流制御パルス発生手段54の出力端子e0がハイレベルとなる時比率が大きくなると、平滑化電圧Vbは上昇し、逆に出力端子e0がハイレベルとなる時比率が小さくなると、平滑化電圧Vbが低下する。なお、この実施形態のスイッチング電源装置50においては、電流制限信号生成回路58の入力側インピーダンスが、上記放電経路の役割を兼ねているため、特に放電経路を形成する専用抵抗などは接続していない。   When the output terminal e0 of the pulse generator 54c is at a high level, the pulse smoothing circuit 56 slowly charges the capacitor C21 through the resistor R21, and the smoothing voltage Vb gradually increases. When the output terminal e0 is floating, the charge of the capacitor C21 is gently discharged through the discharge path of the circuit portion connected in parallel to the capacitor C21, and the smoothing voltage Vb is gradually decreased. Therefore, when the time ratio at which the output terminal e0 of the current control pulse generator 54 becomes high level increases, the smoothing voltage Vb increases. Conversely, when the time ratio at which the output terminal e0 becomes high level decreases, the smoothing voltage Vb increases. Vb decreases. In the switching power supply device 50 of this embodiment, since the input side impedance of the current limiting signal generation circuit 58 also serves as the discharge path, a dedicated resistor or the like that forms the discharge path is not particularly connected. .

一方、出力端子e0がグランド電位のときは、抵抗R21に加えて抵抗R22とダイオードD21の直列回路を介して、コンデンサC21の電荷が急峻に放電され、平滑化電圧Vbは急峻に低下する。すなわち、電流制限動作時間監視手段52から動作時間超過信号が出力されると、平滑化電圧Vbを急峻に低下させることができ、これによって、後述する過電流設定値の切替えを高速に行うことが可能になる。 On the other hand, when the output terminal e0 is at the ground potential, the charge of the capacitor C21 is suddenly discharged through the series circuit of the resistor R22 and the diode D21 in addition to the resistor R21, and the smoothing voltage Vb is sharply reduced. That is, when the operation time excess signal is output from the current limit operation time monitoring means 52, the smoothing voltage Vb can be sharply lowered, thereby enabling the overcurrent set value described later to be switched at high speed. It becomes possible.

電流制限信号生成回路58動作について、図8に基づいて説明する。トランジスタTR31は能動状態で動作しており、ベース・エミッタ間には、ベース・エミッタ間電流によって発生する電圧VBE1が発生している。従って、抵抗R31に流れる電流I31は、式(2)のように表される。

Figure 2009136105
The operation of the current limit signal generation circuit 58 will be described with reference to FIG. The transistor TR31 operates in an active state, and a voltage VBE1 generated by a base-emitter current is generated between the base and the emitter. Therefore, the current I31 flowing through the resistor R31 is expressed as in Expression (2).
Figure 2009136105

ここで、トランジスタTR31の電流増幅率hFEが十分大きいとすると、抵抗R32に流れる電流I32は、電流I31と等しくなり、抵抗R32に発生する電圧Vrは、式(3)のように表される。

Figure 2009136105
Here, if the current amplification factor hFE of the transistor TR31 is sufficiently large, the current I32 flowing through the resistor R32 is equal to the current I31, and the voltage Vr generated at the resistor R32 is expressed as shown in Expression (3).
Figure 2009136105

式(3)から分かるように、電流制限信号生成回路58において、抵抗R32に発生する電圧Vrは平滑化電圧Vbによって制御することができ、上述の電流制限信号生成回路36における基準電圧Vrの役割を果たす。 As can be seen from Equation (3), in the current limit signal generation circuit 58, the voltage Vr generated in the resistor R32 can be controlled by the smoothed voltage Vb, and the role of the reference voltage Vr in the current limit signal generation circuit 36 described above. Fulfill.

また、トランジスタTR31のコレクタ・エミッタ間に発生する電圧Vce1は、式(4)のように表される。

Figure 2009136105
Further, the voltage Vce1 generated between the collector and the emitter of the transistor TR31 is expressed as in Expression (4).
Figure 2009136105

また、トランジスタTR32のベース・エミッタ間に印加される電圧をVbe2、電流検出抵抗R0にスイッチング電流Iswが流れ、V(R0)の電圧が発生しているとすると、Vbe2に印加される電圧は、(5)式のように表される。

Figure 2009136105
Also, assuming that the voltage applied between the base and emitter of the transistor TR32 is Vbe2, the switching current Isw flows through the current detection resistor R0, and the voltage V (R0) is generated, the voltage applied to Vbe2 is It is expressed as equation (5).
Figure 2009136105

ここで、トランジスタTR31,TR32のベース・エミッタ間電流によって発生する電圧VBE1とVBE2が同じ特性を示し、トランジスタTR31とトランジスタTR32がオンできる電圧が等しくVBEであるとした場合、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrに等しい値になったときに、Vbe2=VBEとなり、トランジスタTR32がオンすることができる。例えば、スイッチング電流Isw=0のとき、(5)式のように、トランジスタTR32のベース・エミッタ間に印加されている電圧Vbe2は、ベース・エミッタ間の電圧VBEよりも低いため、オンできない。しかし、スイッチング電流Iswが増加し、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrに達すると、トランジスタTR32のベース・エミッタ間に印加されている電圧Vbe2は、TR32がオンできるベース・エミッタ間の電圧VBEに達し、オンすることができる。 Here, when the voltages VBE1 and VBE2 generated by the base-emitter currents of the transistors TR31 and TR32 exhibit the same characteristics, and the voltages at which the transistors TR31 and TR32 can be turned on are equal to VBE, the current detection voltage V (R0 ) Becomes equal to the reference voltage Vr, Vbe2 = VBE, and the transistor TR32 can be turned on. For example, when the switching current Isw = 0, the voltage Vbe2 applied between the base and emitter of the transistor TR32 cannot be turned on because it is lower than the base-emitter voltage VBE as shown in the equation (5). However, when the switching current Isw increases and the current detection voltage V (R0) reaches the reference voltage Vr, the voltage Vbe2 applied between the base and the emitter of the transistor TR32 is a voltage between the base and the emitter at which the TR32 can be turned on. VBE can be reached and turned on.

このように、電流制限信号生成回路58は、平滑化電圧Vbに応じて変化する基準電圧Vrを備えている。さらに、電流検出電圧V(R0)と基準電圧Vrは、トランジスタTR31,TR32がオンするときのベース・エミッタ間電圧を介して比較され、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrより低いとき、すなわち出力電流Ioutが小さいときは、トランジスタTR32のコレクタ端子はハイレベルを出力する。逆に、電流検出電圧V(R0)が基準電圧Vrに達した場合、すなわち出力電流Ioutが所定の値に達すると、ローレベルを出力する。   Thus, the current limit signal generation circuit 58 includes the reference voltage Vr that changes according to the smoothed voltage Vb. Further, the current detection voltage V (R0) and the reference voltage Vr are compared via the base-emitter voltage when the transistors TR31 and TR32 are turned on. When the current detection voltage V (R0) is lower than the reference voltage Vr, That is, when the output current Iout is small, the collector terminal of the transistor TR32 outputs a high level. Conversely, when the current detection voltage V (R0) reaches the reference voltage Vr, that is, when the output current Iout reaches a predetermined value, a low level is output.

また、平滑化電圧Vbと基準電圧Vrとの関係は、平滑化電圧Vbが上昇すると基準電圧Vrも上昇し、逆に平滑化電圧Vbが低下すると基準電圧Vrも低下するよう構成されている。なお、駆動パルス生成回路18は、図5に示すように、電流制限信号生成回路58の出力が接続される端子a2と電源電圧Vcc11の間にプルアップ抵抗R12が接続され、トランジスタTR32によるオープンプンコレクタ式の出力に対応した構成としている。   Further, the relationship between the smoothing voltage Vb and the reference voltage Vr is configured such that when the smoothing voltage Vb increases, the reference voltage Vr also increases, and conversely, when the smoothing voltage Vb decreases, the reference voltage Vr also decreases. As shown in FIG. 5, in the drive pulse generation circuit 18, a pull-up resistor R12 is connected between the terminal a2 to which the output of the current limit signal generation circuit 58 is connected and the power supply voltage Vcc11. The configuration is compatible with collector type output.

電流制限動作時間監視手段52に設けられた比較手段52aは、誤差増幅回路16が出力する出力電圧制御信号V(vol)と、電流制限信号生成回路58が出力する電流制限信号V(cur)とが入力され、通常動作では電流制限信号V(cur)の方が高くハイレベルを出力し、電流制限信号V(cur)の方が低くなるとローレベルを出力する。 The comparison means 52a provided in the current limit operation time monitoring means 52 includes an output voltage control signal V (vol) output from the error amplifier circuit 16, and a current limit signal V (cur) output from the current limit signal generation circuit 58. In normal operation, the current limit signal V (cur) is higher and outputs a high level, and when the current limit signal V (cur) is lower, it outputs a low level.

タイマー回路52bは、比較手段52aがローレベルを出力した時にリセット素子TR51がオフし、タイマーコンデンサC51への充電が開始される。そして、タイマーコンデンサC51両端の電圧が所定の基準電圧Vrrよりも高くなると、比較手段52cはそれ以前に出力していたハイレベル信号にからローレベルになり、それが動作時間超過信号として電流制御パルス発生手段54の目標値設定部32aに向けて出力する。   In the timer circuit 52b, when the comparing means 52a outputs a low level, the reset element TR51 is turned off, and charging of the timer capacitor C51 is started. When the voltage across the timer capacitor C51 becomes higher than the predetermined reference voltage Vrr, the comparison means 52c changes from the high level signal output before that to the low level, and this is the current control pulse as the operation time excess signal. Output toward the target value setting unit 32a of the generating means 54.

また、比較手段52aがハイレベルを出力しているときはリセット素子TR51がオンしているので、タイマーコンデンサC51への充電が行われず、タイマー回路52bは動作しない。   When the comparison means 52a outputs a high level, the reset element TR51 is on, so that the timer capacitor C51 is not charged and the timer circuit 52b does not operate.

次に、上記のように構成されたスイッチング電源装置50の一連の動作を、図9のタイムチャートに基づいて説明する。期間1は、過電流保護回路が動作していない期間である。また、期間2は、第一の過電流設定値によって過電流保護回路が動作している期間である。期間3は、第二の過電流設定値によって過電流保護回路が動作している期間である。ここで、期間1及び期間2の動作は、前述のスイッチング電源装置10の動作と同様であるため、説明を省略する。 Next, a series of operations of the switching power supply device 50 configured as described above will be described based on the time chart of FIG. Period 1 is a period in which the overcurrent protection circuit is not operating. Period 2 is a period in which the overcurrent protection circuit is operating according to the first overcurrent set value. Period 3 is a period in which the overcurrent protection circuit operates according to the second overcurrent setting value. Here, the operations in the period 1 and the period 2 are the same as the operation of the switching power supply device 10 described above, and thus the description thereof is omitted.

前述のとおり、期間2がスタートすると、電流信号生成回路58の出力に発生する電流制限信号V(cur)は、誤差増幅回路16の出力に発生する出力電圧制御信号V(vol)よりも低い状態が継続する。この2つの信号は、電流制限動作時間監視手段52の比較手段52aに入力され、比較手段52aは継続してローレベルを出力する。すると、このリセット素子TR51は、比較手段52aが出力するローレベルの信号によってオンからオフの状態に切り替わる。すると、直流電源Vcc51から充電抵抗R51を介してタイマーコンデンサC51に電荷が充電され、タイマーコンデンサC51両端の電圧が上昇する。タイマーコンデンサC51両端の電圧は、比較手段52cによって所定の基準電圧Vrrと比較され、タイマーコンデンサC51両端の電圧が基準電圧Vrrよりも高くなると、比較手段52cの出力には、それ以前に出力していたデジタル信号に代えて動作時間超過信号を発生する。期間2の長さは、スイッチング電源装置50がピーク電流を負荷に供給することができる時間の許容上限値Tmaxに設定されるものであり、電源電圧Vcc51、充電抵抗R51、タイマーコンデンサC51および基準電圧Vrrによって適宜設定することができる。このようにして、電流制限動作時間監視手段52は、電流制御パルス発生手段54の目標値設定部32aに向けて、第一過電流設定値による過電流保護の動作時間が許容上限値Tmaxに達したことを知らせる信号が出力される。 As described above, when the period 2 starts, the current limit signal V (cur) generated at the output of the current signal generation circuit 58 is lower than the output voltage control signal V (vol) generated at the output of the error amplifier circuit 16. Will continue. These two signals are input to the comparison means 52a of the current limit operation time monitoring means 52, and the comparison means 52a continuously outputs a low level. Then, the reset element TR51 is switched from an on state to an off state by a low level signal output from the comparison unit 52a. As a result, the timer capacitor C51 is charged from the DC power supply Vcc51 via the charging resistor R51, and the voltage across the timer capacitor C51 rises. The voltage across the timer capacitor C51 is compared with a predetermined reference voltage Vrr by the comparator 52c. When the voltage across the timer capacitor C51 becomes higher than the reference voltage Vrr, the voltage is output to the output of the comparator 52c before that. An operation time excess signal is generated instead of the digital signal. The length of the period 2 is set to an allowable upper limit value Tmax of the time during which the switching power supply device 50 can supply the peak current to the load. The power supply voltage Vcc51, the charging resistor R51, the timer capacitor C51, and the reference voltage It can be set as appropriate according to Vrr. In this way, the current limit operation time monitoring unit 52 reaches the allowable upper limit value Tmax for the overcurrent protection operation time by the first overcurrent set value toward the target value setting unit 32a of the current control pulse generation unit 54. A signal is sent informing you of the fact.

電流制御パルス発生手段54は、目標値設定部32aが決定した目標値によって制御される。目標値設定部32aは、動作時間超過信号が入力されると、過電流設定値を第一の設定値から第二の設定値に変更するため、動作時間超過信号に基づいて第二の目標値を演算して決定する。第二の過電流設定値は、故障した電子機器などの安全性を考慮して設定されるものであるので、第二の設定値は第一の設定値よりも小さく設定してある。そして、第二の目標値が演算部32bに入力されると、それに基づいて電流制御パルス電圧Vcのハイレベルの時比率は小さくなり、平滑化電圧Vbは低下し、基準電圧Vrが低下し、その結果、過電流設定値は第一の設定値よりも小さな第二の設定値に変更され、出力電流Ioutは第二の設定値を超えないように制限される。   The current control pulse generator 54 is controlled by the target value determined by the target value setting unit 32a. When the operating time excess signal is input, the target value setting unit 32a changes the overcurrent setting value from the first setting value to the second setting value, so that the second target value is set based on the operating time excess signal. Determine by calculating. Since the second overcurrent set value is set in consideration of the safety of a failed electronic device or the like, the second set value is set smaller than the first set value. When the second target value is input to the calculation unit 32b, the high-level time ratio of the current control pulse voltage Vc is reduced based on the second target value, the smoothing voltage Vb is reduced, and the reference voltage Vr is reduced. As a result, the overcurrent set value is changed to a second set value that is smaller than the first set value, and the output current Iout is limited so as not to exceed the second set value.

さらに、スイッチング電源装置50の場合、第一の過電流設定値を第二の設定値に高速で切り換えるためには、平滑化電圧Vbを急峻に低下させる必要がある。そこで、パルス生成部54cのスイッチ素子S42と、パルス平滑化回路56に抵抗R22とダイオードD21の直列回路を用いる。パルス生成部54cにスイッチ素子S42を用いない場合には、コンデンサC21の放電経路の抵抗値が大きいため、平滑化電圧Vbは、緩やかなスピードでしか低下しない。そこで、第一の過電流設定値を第二の設定値に切り換えるごく短い時間だけ、スイッチ素子S42をオンし、抵抗値の小さな抵抗R22とダイオードD21による放電経路を設けている。これによって、図9に示すように、平滑化電圧Vbが急峻に低下することができ、過電流設定値の切り換えが高速になされている。   Further, in the case of the switching power supply device 50, in order to switch the first overcurrent set value to the second set value at high speed, it is necessary to sharply lower the smoothing voltage Vb. Therefore, a series circuit of a resistor R22 and a diode D21 is used for the switch element S42 of the pulse generator 54c and the pulse smoothing circuit 56. When the switch element S42 is not used in the pulse generation unit 54c, the smoothing voltage Vb decreases only at a moderate speed because the resistance value of the discharge path of the capacitor C21 is large. Therefore, the switch element S42 is turned on for a very short time to switch the first overcurrent set value to the second set value, and a discharge path is provided by the resistor R22 and the diode D21 having a small resistance value. As a result, as shown in FIG. 9, the smoothing voltage Vb can be sharply lowered, and the overcurrent set value can be switched at high speed.

以上説明したように、スイッチング電源装置50の電流制御パルス発生手段54は、低速クロックの汎用デジタルプロセッサにより構成しても、十分な性能を実現することができる。また、電流制限動作時間監視手段52も、汎用デジタルプロセッサを用いて構成することによって時間監視の精度を向上させることができる。このように、この実施形態のスイッチング電源装置50にあっては、高性能で高価なデジタルプロセッサを使用することなく、インテリジェント性に優れ、精度の高い過電流保護回路を備えたスイッチング電源装置を安価に提供することができる。   As described above, the current control pulse generating means 54 of the switching power supply device 50 can achieve sufficient performance even if it is constituted by a general-purpose digital processor with a low-speed clock. Further, the current limit operation time monitoring means 52 can also be improved by using a general-purpose digital processor. As described above, in the switching power supply 50 of this embodiment, the switching power supply provided with an overcurrent protection circuit with excellent intelligence and high accuracy can be obtained without using a high-performance and expensive digital processor. Can be provided.

また、ピーク電流が流れる機器に対応して、第一、第二の過電流設定値や過電流保護の動作時間を精度よく制御することによって、万一負荷の電子機器が異常状態になったときでも焼損事故などを防止する、高い安全性を提供することができる。さらに、電源回路を構成するパワー部品として、定格電流や定格温度に過剰に余裕のある大型部品を選定せずともスイッチング電源装置自体の安全性が確保できるので、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。   In addition, when a load electronic device is in an abnormal state by controlling the first and second overcurrent setting values and the overcurrent protection operation time with precision corresponding to the device through which the peak current flows However, it can provide a high level of safety to prevent burning accidents. Furthermore, the safety of the switching power supply itself can be ensured without selecting large parts that have an excessive margin for the rated current and temperature as the power components that make up the power supply circuit. It can contribute to the conversion.

次に、この発明の第一の実施形態のスイッチング電源装置10の変形例について、図10を基に説明する。ここでは、電流検出抵抗R0である電流検出回路38を、整流平滑回路14のコンデンサCoのマイナス側と負荷22のマイナス側に挿入している。この変形例の場合、電流検出抵抗R0には出力電流Ioutが流れるので、スイッチング素子TR1に流れるスイッチング電流Iswを代用特性として出力電流Ioutを検出する場合よりも、より正確に出力電流Ioutを検出することができる。なお、スイッチング電流Iswは、スイッチング周波数で繰り返される略台形状のパルス電流であるのに対し、出力電流Ioutは直流電流又は比較的低速で変動する電流であるが、スイッチング電源装置全体としての動作については、スイッチング装置10と同様であるため、説明を省略する。 Next, a modification of the switching power supply device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the current detection circuit 38 which is the current detection resistor R 0 is inserted on the negative side of the capacitor Co and the negative side of the load 22 of the rectifying and smoothing circuit 14. In this modification, since the output current Iout flows through the current detection resistor R0, the output current Iout is detected more accurately than when the output current Iout is detected using the switching current Isw flowing through the switching element TR1 as a substitute characteristic. be able to. The switching current Isw is a substantially trapezoidal pulse current repeated at the switching frequency, whereas the output current Iout is a direct current or a current that fluctuates at a relatively low speed. Since this is the same as that of the switching device 10, the description thereof is omitted.

なお、本変形例は、非絶縁型のスイッチング電源装置等に適した形態である。しかし、絶縁型のスイッチング電源装置であっても、電源装置の1次回路―2次回路間の絶縁が、過電流保護回路においても確保できれば本変形例を適用して何ら問題ない。   In addition, this modification is a form suitable for a non-insulated switching power supply device or the like. However, even in the case of an insulation type switching power supply device, there is no problem in applying this modification as long as the insulation between the primary circuit and the secondary circuit of the power supply device can be secured even in the overcurrent protection circuit.

次に、この発明の第二の実施形態のスイッチング電源装置50の変形例について、図11を基に説明する。ここでは、電流検出抵抗R0である電流検出回路38を、カレントトランスT2を用いてスイッチング電流Iswを観測する電流検出回路60に置き換えている。電流検出回路60は、カレントトランスT2の1次側巻線T2aはスイッチング素子TR1と直列に接続され、2次側巻線には整流ダイオードD61と電流検出抵抗R0の直列回路が並列接続され、電流検出抵抗R0の両端が電流検出回路60の出力として電流制限信号生成回路58に接続されている。この場合、電流検出抵抗R0には、スイッチング電流IswにカレントトランスT2の巻数比を乗じた電流が流れ、その電流にさらにR0を乗じた値の電流検出電圧V(R0)が出力される。なお、本変形例においては、平滑化電圧Vbを出力するパルス平滑化回路のグランドがTR32のエミッタ端子側に接続されていても良い。その場合、電流検出電圧V(R0)が平滑化電圧Vbと比較して十分小さな値に設定することにより、上述のスイッチング電源装置50と同様に動作する。また、カレントトランスT2を用いた回路でも、先の第二の実施形態のスイッチング電源装置と同様に、パルス平滑化回路のグランドをTR31のエミッタ端子側に接続した回路を構成することも可能である。 Next, a modification of the switching power supply device 50 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the current detection circuit 38, which is the current detection resistor R0, is replaced with a current detection circuit 60 that observes the switching current Isw using the current transformer T2. In the current detection circuit 60, the primary side winding T2a of the current transformer T2 is connected in series with the switching element TR1, and the series circuit of the rectifier diode D61 and the current detection resistor R0 is connected in parallel to the secondary side winding. Both ends of the detection resistor R0 are connected to the current limit signal generation circuit 58 as outputs of the current detection circuit 60. In this case, a current obtained by multiplying the switching current Isw by the turn ratio of the current transformer T2 flows through the current detection resistor R0, and a current detection voltage V (R0) having a value obtained by further multiplying the current by R0 is output. In this modification, the ground of the pulse smoothing circuit that outputs the smoothed voltage Vb may be connected to the emitter terminal side of TR32. In this case, the current detection voltage V (R0) is set to a sufficiently small value as compared with the smoothing voltage Vb, and thus operates in the same manner as the switching power supply device 50 described above. Even in a circuit using the current transformer T2, a circuit in which the ground of the pulse smoothing circuit is connected to the emitter terminal side of the TR31 can be configured as in the switching power supply device of the second embodiment. .

次に、この発明のスイッチング電源装置の駆動パルス生成回路18の変形例について、図12を基に説明する。この変形例の駆動パルス生成回路62は、のこぎり波発生回路62bの充電抵抗R11が、入力電圧Vinに接続されているので、のこぎり波電圧V(osc)が上昇する傾きが入力電圧に比例して変化する。これにより、出力電圧のフィードバック制御に、入力電圧の変動に応じたフィードフォワード制御が加わり、出力電圧安定化制御の高速応答性が向上する。 Next, a modified example of the drive pulse generation circuit 18 of the switching power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. In the drive pulse generation circuit 62 of this modification, since the charging resistor R11 of the sawtooth wave generation circuit 62b is connected to the input voltage Vin, the slope at which the sawtooth wave voltage V (osc) rises is proportional to the input voltage. Change. As a result, feedforward control corresponding to the fluctuation of the input voltage is added to the feedback control of the output voltage, and the high-speed response of the output voltage stabilization control is improved.

さらに、タイマーコンデンサC11と充電抵抗の中点に、入力電圧に比例した電圧が発生する電圧発生素子Rbを挿入し、タイマーコンデンサC11に発生する電圧と電圧発生素子Rbに発生する電圧の合計値をのこぎり波電圧V(osc)として比較器CP11に入力している。これによって、入力電圧Vinに応じた直流電圧がのこぎり波電圧V(osc)に重畳され、比較器CP11の遅れ時間分が入力電圧Vinに応じて補正され、上記フィードフォワード制御特性が改善され、出力電圧安定化制御の高速応答性がさらに向上する。   Further, a voltage generating element Rb that generates a voltage proportional to the input voltage is inserted between the timer capacitor C11 and the charging resistor, and the total value of the voltage generated in the timer capacitor C11 and the voltage generated in the voltage generating element Rb is calculated. A sawtooth voltage V (osc) is input to the comparator CP11. As a result, a DC voltage corresponding to the input voltage Vin is superimposed on the sawtooth voltage V (osc), the delay time of the comparator CP11 is corrected according to the input voltage Vin, and the feedforward control characteristics are improved, The high speed response of the voltage stabilization control is further improved.

また、信号選択回路62aは、出力電圧制御信号V(vol)が入力される端子a1と、電流制信号V(cur)が入力されるa2端子とを直結し、回路構成を簡素化している。信号選択回路62aは、過電流検出時に電流制御信号V(cur)の動きに基づいて駆動パルスVgのパルス幅変調がなされるように信号を選択するものであればよい。信号選択回路62aを用いた場合も、上述した駆動パルス生成回路18と同様の動作が行われる。 The signal selecting circuit 62a includes a terminal a1 to the output voltage control signal V (vol) is input, directly and a2 terminal current limit signal V (cur) is input, and to simplify the circuit configuration . The signal selection circuit 62a only needs to select a signal so that the pulse width modulation of the drive pulse Vg is performed based on the movement of the current control signal V (cur) when an overcurrent is detected. Even when the signal selection circuit 62a is used, the same operation as that of the drive pulse generation circuit 18 described above is performed.

ただし、信号選択回路62aは、誤差増幅回路16の出力と、第一実施形態の電流制限信号生成回路36または第二実施形態の電流制限信号生成回路58の出力を直結するものであるので、スイッチング電源装置50の電流制限動作時間監視手段52を備えた構成においては適用できない。それは、電流制限動作時間監視手段52の比較手段52aが、過電流保護の動作状態を検知できないからである。従って、信号選択回路62aを用いる場合には、例えば、電流制限動作監視手段52の比較手段52aは、出力電圧Voutを監視し、出力電圧Voutが所定電圧以下に低下したときにローレベルを出力するよう構成する方法を用いれば良い。これは、出力電圧Voutが所定の電圧以下に低下した状態は、前記電流制限信号V(cur)がスイッチング周波数ごとにローレベルが繰り返し発生している状態、又はローレベルが継続している状態であるものとみなすことができるので、代用特性として監視する方法である。 However, since the signal selection circuit 62a directly connects the output of the error amplifier circuit 16 and the output of the current limit signal generation circuit 36 of the first embodiment or the current limit signal generation circuit 58 of the second embodiment, switching is performed. The present invention is not applicable to the configuration provided with the current limiting operation time monitoring means 52 of the power supply device 50. This is because the comparison means 52a of the current limiting operation time monitoring means 52 cannot detect the operating state of overcurrent protection. Therefore, when the signal selection circuit 62a is used, for example, the comparison unit 52a of the current limiting operation monitoring unit 52 monitors the output voltage Vout and outputs a low level when the output voltage Vout drops below a predetermined voltage. A method of configuring the above may be used. This is because the state in which the output voltage Vout drops below a predetermined voltage is a state in which the current limit signal V (cur) repeatedly generates a low level for each switching frequency, or a state in which the low level continues. Since it can be regarded as being, it is a method of monitoring as a substitute characteristic.

さらに、この発明のスイッチング電源装置の誤差増幅回路16の変形例について、図13を基に説明する。誤差増幅器64は、出力電圧Voutをデジタル信号に変換するA/D変換器64aと、そのデジタル信号に基づいて制御パルスを発生する制御パルス発生手段64bと、その制御パルスを平滑化して出力電圧制御信号V(vol)を出力するパルス平滑化回路64cを備えている。この誤差増幅器64によれば、低速・低クロック周波数の低コストの汎用デジタルプロセッサを用いて、誤差増幅回路16を構成することが可能であり、低コストでインテリジェント性に優れたスイッチング電源装置を実現することができる。 Furthermore, a modified example of the error amplifier circuit 16 of the switching power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. The error amplifier 64 includes an A / D converter 64a that converts the output voltage Vout into a digital signal, control pulse generation means 64b that generates a control pulse based on the digital signal, and output voltage control by smoothing the control pulse. A pulse smoothing circuit 64c that outputs a signal V (vol) is provided. According to the error amplifier 64, the error amplification circuit 16 can be configured using a low-cost general-purpose digital processor with a low speed and a low clock frequency, and a low-cost and intelligent switching power supply device can be realized. can do.

次に、本発明のスイッチング電源装置の駆動初期における初期設定方法の一実施形態について、図14,図15に基づいて説明する。まず、図14のフローに示す各ステップについて説明する。 Next, an embodiment of an initial setting method in the initial driving of the switching power supply device of the present invention will be described with reference to FIGS. First, each step shown in the flow of FIG. 14 will be described.

ステップS81は、スイッチング電源装置10に入力電圧を供給して起動するステップである。これによって、スイッチング電源装置10は、スイッチング素子がスイッチング動作を行って所定の出力電圧Voutを出力し、出力電流Ioutを供給可能なスタンバイ状態に置かれる。   Step S81 is a step of starting by supplying an input voltage to the switching power supply device 10. Thus, the switching power supply device 10 is placed in a standby state in which the switching element performs a switching operation to output a predetermined output voltage Vout and can supply the output current Iout.

ステップS82は、スイッチング電源装置10の出力に負荷装置を接続し、所望の過電流設定値と等しい出力電流Ioutが出力されるように、その負荷装置の設定を行うステップである。ここで使用される負荷装置は、例えば電流制御型の電子負荷装置が好ましい。この電子負荷装置によれば、出力電圧Voutの状態によらず、過電流設定値と等しい一定の出力電流Iout出力されるよう負荷状態を制御することができる。 Step S82 is a step of connecting the load device to the output of the switching power supply device 10 and setting the load device so that the output current Iout equal to the desired overcurrent set value is output. The load device used here is preferably a current control type electronic load device, for example. According to the electronic load, the output voltage regardless of the state of Vout, it is possible to constant output current Iout is equal to the overcurrent setting value to control the load state to be output.

ステップS83は、電流制御パルス発生手段32が備える目標値設定部32aの演算プログラムに設定されている所定の固定係数Kを可変し、演算部32bに出力される目標値を連続的に変化させるステップである。なお、固定係数Kを連続的に可変すると、出力電圧Voutが一定を維持する領域と、連続的に変化する領域が生じる。   Step S83 is a step of changing a predetermined fixed coefficient K set in the calculation program of the target value setting unit 32a provided in the current control pulse generating means 32 and continuously changing the target value output to the calculation unit 32b. It is. Note that when the fixed coefficient K is continuously varied, a region where the output voltage Vout is kept constant and a region where the output voltage Vout continuously changes are generated.

ステップS84は、上記2つの領域の境界点である固定係数境界値K(lim)を抽出するステップである。   Step S84 is a step of extracting a fixed coefficient boundary value K (lim) that is a boundary point between the two regions.

ステップS85は、抽出された固定係数境界値K(lim)を当該固定係数の設定値として演算プログラムに記憶させるステップである。   Step S85 is a step of storing the extracted fixed coefficient boundary value K (lim) in the arithmetic program as a set value of the fixed coefficient.

以上説明した本実施形態の初期設定方法の動作について、図15(a)(b)に基づいて説明する。図15(a)は、スイッチング電源装置10の過電流保護特性の例である。出力電圧Voutは、出力電流Ioutが小さいときは、誤差増幅回路16によって所定の一定の値に制御される。出力電流Ioutが大きくなって過電流設定値に達すると、電流制限信号生成回路36によって出力電流Ioutは制限され、出力電圧Voutも同時に低下する。ここで、固定係数Kの変化は過電流設定値の変化となる。固定係数Kが変化すると目標値演算回路が決定する目標値が変化し、電流制限信号生成回路36の基準電圧Vrは変化し、その結果、過電流設定値が変化する。本実施形態の初期設定方法は、固定係数Kを利用し、過電流設定値を所望のIocpに設定するための方法である。   The operation of the initial setting method of the present embodiment described above will be described with reference to FIGS. FIG. 15A is an example of overcurrent protection characteristics of the switching power supply device 10. The output voltage Vout is controlled to a predetermined constant value by the error amplifier circuit 16 when the output current Iout is small. When the output current Iout increases and reaches the overcurrent set value, the output current Iout is limited by the current limit signal generation circuit 36, and the output voltage Vout also decreases at the same time. Here, the change in the fixed coefficient K is a change in the overcurrent set value. When the fixed coefficient K changes, the target value determined by the target value calculation circuit changes, the reference voltage Vr of the current limit signal generation circuit 36 changes, and as a result, the overcurrent set value changes. The initial setting method of the present embodiment is a method for setting the overcurrent set value to a desired Iocp using the fixed coefficient K.

ステップS81でスイッチング電源装置が出力電流供給可能なスタンバイ状態にする。次に、ステップS82において、電子負荷装置の電流設定を所望の過電流設定値Iocpに設定する。このとき、固定係数Kは任意の値であるため、図15(b)に示すように、出力電圧Voutがどのような値を示すかは不定である。
目標値設定部に設定されている演算式は、例えば式(6)のように表すことができる。

Figure 2009136105
In step S81, the switching power supply device enters a standby state in which output current can be supplied. Next, in step S82, the current setting of the electronic load device is set to a desired overcurrent setting value Iocp. At this time, since the fixed coefficient K is an arbitrary value, as shown in FIG. 15B, what value the output voltage Vout indicates is undefined.
The arithmetic expression set in the target value setting unit can be expressed as, for example, Expression (6).
Figure 2009136105

Cは目標値、T24は温度検出手段24の出力信号、V26は入力電圧検出手段26の出力信号、V28は出力電圧検出手段28の出力信号、Kは固定係数、fはこれらをパラメータとする所定の関数である。固定係数Kは、通常スイッチング電源装置10を使用するときは所定の値に固定されているものであるが、ステップS83では、その固定係数Kを可変し、それによって目標値を連続的に変化させる手段として使用する。   C is a target value, T24 is an output signal of the temperature detection means 24, V26 is an output signal of the input voltage detection means 26, V28 is an output signal of the output voltage detection means 28, K is a fixed coefficient, and f is a predetermined parameter. Is a function of The fixed coefficient K is normally fixed to a predetermined value when the switching power supply device 10 is used. In step S83, the fixed coefficient K is changed, and thereby the target value is continuously changed. Use as a means.

ステップS83で固定係数Kが連続的に可変されると、図15(b)に示すように、出力電圧Voutが一定値を維持する領域と、連続的に変化する領域が生じる。そして、その2つの領域の境界点である固定係数境界値K(lim)を抽出する処理が行われる。   When the fixed coefficient K is continuously varied in step S83, as shown in FIG. 15B, there are a region where the output voltage Vout maintains a constant value and a region where it continuously changes. Then, a process of extracting a fixed coefficient boundary value K (lim) that is a boundary point between the two regions is performed.

そして、ステップS84で、目標設定部の演算式の固定係数Kは、K(lim)に固定的に設定・記憶される。これによって、スイッチング電源装置10過電流特性は、図15(a)に示すK=K(lim)のときの特性に固定され、初期設定が完了する。 In step S84, the fixed coefficient K of the arithmetic expression of the target value setting unit is fixedly set and stored in K (lim). Thus, the overcurrent characteristic of the switching power supply 10 is fixed to the characteristic when K = K (lim) shown in FIG. 15A, and the initial setting is completed.

以上説明したように、この実施形態のスイッチング電源装置の制御特性の初期設定方法によれば、例えば、トランスT1のインダクタンス値、電流検出回路38の電流検出抵抗R0の抵抗値、電流制限信号生成回路の比較の精度など、回路を構成する電子部品の特性の個体差によって過電流設定値のばらつきが生じても、すべて所望の過電流設定値に調整することができる。その際、部品交換や半固定抵抗器の調整など、煩雑なハードウエア的な調整作業は必要なく、ソフトウエア的な処理だけで調整が可能であり、自動化することも容易である。 As described above, according to the initial setting method of the control characteristics of the switching power supply device of this embodiment , for example, the inductance value of the transformer T1, the resistance value of the current detection resistor R0 of the current detection circuit 38, and the current limit signal generation circuit Even if the overcurrent set value varies due to individual differences in the characteristics of the electronic components constituting the circuit, such as the accuracy of the comparison, all can be adjusted to the desired overcurrent set value. At that time, complicated hardware adjustment operations such as component replacement and semi-fixed resistor adjustment are not necessary, adjustment is possible only by software processing, and automation is also easy.

なお本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、プッシュプル方式、ブリッジ方式、フライバック方式、各種チョッパ方式等にも適用可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can apply also to a push pull system, a bridge system, a flyback system, various chopper systems, etc.

また、電流制限動作時間監視手段は、電流制御パルス発生手段を構成するデジタルプロセッサを用いて、出力電圧Voutを監視する方法としても良い。温度検出手段、入力電圧検出手段、出力電圧検出手段に用いられるA/D変換回路も、デジタルプロセッサに内臓の機能を用いても良い。その他、各演算処理のために設定される演算式等は、当該スイッチング電源装置が有する動作特性や性質等を的確に数式化されたものであればよく、工学的な回路網解析等によって導出した理論式、試験・実験等によって導出した実験式、又はそれらと経験則を複合した経験式などのいずれであってもよい。 The current limiting operation time monitoring means may be a method of monitoring the output voltage Vout using a digital processor constituting the current control pulse generating means. The A / D conversion circuit used for the temperature detection means, the input voltage detection means, and the output voltage detection means may also use a built-in function in the digital processor. In addition, the arithmetic expression set for each arithmetic processing may be any expression that accurately formulates the operating characteristics, properties, etc. of the switching power supply device, and is derived by engineering circuit network analysis or the like. Any of a theoretical formula, an empirical formula derived by a test / experiment, etc., or an empirical formula combining these and an empirical rule may be used.

さらに、上記初期設定方法においては、複数の固定係数Kを設定し、一連のステップを異なる条件の下で複数回行ってもよい。例えば、第一の固定係数Kは周囲温度25℃の環境で調整し、第二の固定係数Kは周囲温度50℃の環境下で調整するなどしてもよい。また、第一の固定係数Kは入力電圧を許容範囲の最低値に設定して調整を行い、第二の固定係数Kは入力電圧を許容範囲の最高値に設定して調整するなどしてもよい。これによって、回路を構成する電子部品の特性の個体差の影響を、異なる条件下で多角的に排除することとなり、スイッチング電源装置の過電流特性をより正確に所望の特性に一致させることができる。   Further, in the above initial setting method, a plurality of fixed coefficients K may be set, and a series of steps may be performed a plurality of times under different conditions. For example, the first fixed coefficient K may be adjusted in an environment at an ambient temperature of 25 ° C., and the second fixed coefficient K may be adjusted in an environment at an ambient temperature of 50 ° C. The first fixed coefficient K may be adjusted by setting the input voltage to the lowest value in the allowable range, and the second fixed coefficient K may be adjusted by setting the input voltage to the highest value in the allowable range. Good. As a result, the influence of individual differences in the characteristics of the electronic components constituting the circuit can be eliminated in various ways under different conditions, and the overcurrent characteristics of the switching power supply device can be more accurately matched to the desired characteristics. .

この発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a first embodiment of a switching power supply device of the present invention. この第一の実施形態が備える温度検出手段(a)、入力電圧検出手段(b)、及び出力電圧検出手段(c)の実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows embodiment of the temperature detection means (a) , input voltage detection means (b) , and output voltage detection means (c) with which this 1st embodiment is provided. この第一の実施形態が備えるパルス生成部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the pulse generation part with which this first embodiment is provided. この第一の実施形態が備えるパルス生成部の実際の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the actual operation | movement of the pulse generation part with which this 1st embodiment is provided. この第一の実施形態が備える駆動パルス生成回路を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the drive pulse generation circuit with which this 1st embodiment is provided. この第一の実施形態が備える駆動パルス生成回路の実際の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the actual operation | movement of the drive pulse generation circuit with which this 1st embodiment is provided. この発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd embodiment of the switching power supply device of this invention. この第二の実施形態が備える電流制限信号生成回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the current limiting signal generation circuit with which this 2nd embodiment is provided. この第二の実施形態が備える電流制限信号生成回路の実際の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the actual operation | movement of the current limiting signal generation circuit with which this 2nd embodiment is provided. この発明のスイッチング電源装置の実施形態が備える電流検出回路の他の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows other embodiment of the current detection circuit with which embodiment of the switching power supply device of this invention is provided. この発明のスイッチング電源装置の実施形態が備える電流検出回路の他の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows other embodiment of the current detection circuit with which embodiment of the switching power supply device of this invention is provided. この発明のスイッチング電源装置の実施形態が備える駆動パルス生成回路の他の実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows other embodiment of the drive pulse generation circuit with which embodiment of the switching power supply device of this invention is provided. この発明のスイッチング電源装置の実施形態が備える誤差増幅回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an error amplification circuit provided in an embodiment of a switching power supply device of the present invention. この発明のスイッチング電源装置の駆動方法の実施形態の初期設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the initial setting method of embodiment of the drive method of the switching power supply device of this invention. この発明のスイッチング電源装置の駆動方法である初期設定方法の、目標値可変処理、及び境界値抽出処理における、スイッチング電源装置の出力電圧の挙動を説明するグラフである。It is a graph explaining the behavior of the output voltage of the switching power supply device in the target value variable processing and the boundary value extraction processing of the initial setting method which is the driving method of the switching power supply device of the present invention.

10,50 スイッチング電源装置
12 インバータ回路
16,64 誤差増幅回路
18,62 駆動パルス生成回路
24 温度検出手段
26 入力電圧検出手段
28 出力電圧検出手段
32,54 電流制御パルス発生手段
32a 目標値設定部
32b 演算部
32c,54c パルス生成部
34,56 パルス平滑化回路
36,58 電流制限信号生成回路
38,60 電流検出回路
10, 50 Switching power supply device 12 Inverter circuit 16, 64 Error amplification circuit 18, 62 Drive pulse generation circuit 24 Temperature detection means 26 Input voltage detection means 28 Output voltage detection means 32, 54 Current control pulse generation means 32a Target value setting unit 32b Arithmetic units 32c and 54c Pulse generation units 34 and 56 Pulse smoothing circuits 36 and 58 Current limit signal generation circuits 38 and 60 Current detection circuit

Claims (12)

所定のスイッチング周波数でパルス幅変調された駆動パルスを出力する駆動パルス生成回路と、この駆動パルス生成回路からの駆動パルスによって直流の入力電圧を断続して交流電圧を発生させるスイッチング素子を有するインバータ回路と、その交流電圧を整流平滑して出力電圧を生成し、負荷に出力電流を供給する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記出力電流の制御に関する所定の目標値であって変更可能な値を出力する目標値設定部、前記目標値に基づいて出力電流の制御に関する演算処理を行ない演算結果を出力する演算部、及びその演算結果に基づいて出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生するパルス生成部から成る電流制御パルス発生手段と、
前記整流平滑回路からの出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス発生手段の出力に基づいて設定された基準値を超えたときに、その電流を制限するための電流制限信号を出力する電流制限信号生成回路とを備え、
前記駆動パルス生成回路は、前記電流制限信号が出力されると前記スイッチング素子を駆動する駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作することを特徴とするスイッチング電源装置。
A drive pulse generation circuit that outputs a drive pulse that is pulse width modulated at a predetermined switching frequency, and an inverter circuit having a switching element that generates an AC voltage by intermittently applying a DC input voltage using the drive pulse from the drive pulse generation circuit And a rectifying and smoothing circuit that rectifies and smoothes the AC voltage to generate an output voltage and supplies an output current to the load.
A target value setting unit that outputs a changeable value that is a predetermined target value related to the control of the output current, a calculation unit that performs a calculation process related to the control of the output current based on the target value, and a calculation unit thereof Current control pulse generating means comprising a pulse generator for generating a current control pulse voltage for controlling the output current based on the calculation result;
A current detection circuit for detecting an output current from the rectifying / smoothing circuit or a current flowing through the switching element;
When the current detected by the current detection circuit exceeds a reference value set based on the output of the current control pulse generating means, a current limit signal is generated for outputting a current limit signal for limiting the current. With circuit,
The drive power generation circuit operates so as to stop or narrow the on-duty of the drive pulse for driving the switching element when the current limit signal is output.
前記電流制御パルス発生手段は、前記電流制御パルス電圧がパルス幅変調された信号として出力可能に構成されたデジタルプロセッサから成り、
前記電流制御パルス電圧を平滑化して平滑化電圧を生成するパルス平滑化回路が接続され、
前記電流検出回路は、前記出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出してそれに基づいて電流検出電圧を出力し、
前記電流制限信号生成回路は、前記平滑化電圧に基づいて決定される基準電圧と前記電流検出電圧を比較する比較回路を有し、前記電流検出電圧が前記基準電圧を超えたときに前記電流制限信号を出力し、
前記駆動パルス生成回路は、前記電流制限信号が出力されると前記スイッチング素子を駆動する駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
The current control pulse generating means comprises a digital processor configured to be able to output the current control pulse voltage as a pulse width modulated signal,
A pulse smoothing circuit for smoothing the current control pulse voltage to generate a smoothed voltage is connected,
The current detection circuit detects the output current or the current flowing through the switching element and outputs a current detection voltage based on the detected current.
The current limit signal generation circuit includes a comparison circuit that compares a reference voltage determined based on the smoothed voltage with the current detection voltage, and the current limit signal is output when the current detection voltage exceeds the reference voltage. Output signal,
2. The drive pulse generation circuit operates to stop or narrow an on-duty of a drive pulse for driving the switching element when the current limit signal is output. Switching power supply.
前記電流制限信号生成回路は、一端が前記パルス平滑化回路の出力に接続される第一の抵抗と、その第一の抵抗の他端に一端が接続された第二の抵抗と、コレクタ端子が前記第二の抵抗の他端に接続され、ベース端子が前記第一の抵抗と第二の抵抗の中点に接続され、エミッタ端子が前記電流検出回路出力の一端に接続された第一のNPNトランジスタと、ベース端子が前記第一のNPNトランジスタのコレクタに接続され、エミッタ端子が前記電流検出回路出力の他端に接続され、コレクタ端子が前記電流制限信号生成回路の出力である第二のNPNトランジスタとを備え、前記第一・第二のNPNトランジスタはいずれか一方のエミッタ端子がグランド電位に接続され、
前記電流検出回路は、前記整流平滑回路の出力電流が流れたとき、若しくは前記スイッチング素子に電流が流れたときに、前記第二のNPNトランジスタのエミッタ端子の方が前記第一のNPNトランジスタのエミッタ端子よりも低い電位になる方向に前記電流検出電圧が出力されることを特徴とする請求項2記載のスイッチング電源装置。
The current limiting signal generation circuit includes a first resistor having one end connected to the output of the pulse smoothing circuit, a second resistor having one end connected to the other end of the first resistor, and a collector terminal A first NPN connected to the other end of the second resistor, a base terminal connected to a midpoint of the first resistor and the second resistor, and an emitter terminal connected to one end of the current detection circuit output. A transistor, a base terminal is connected to the collector of the first NPN transistor, an emitter terminal is connected to the other end of the current detection circuit output, and a collector terminal is a second NPN that is the output of the current limit signal generation circuit The first and second NPN transistors, one of the emitter terminals is connected to the ground potential,
When the output current of the rectifying / smoothing circuit flows or when the current flows through the switching element, the current detection circuit is configured such that the emitter terminal of the second NPN transistor is the emitter of the first NPN transistor. 3. The switching power supply device according to claim 2, wherein the current detection voltage is output in a direction in which the potential becomes lower than a terminal.
前記電流制限信号生成回路により前記電流制限信号が継続的に発生し又は前記スイッチング周波数毎に繰り返し発生している状態が所定の時間以上継続した場合に、時間超過信号を出力する電流制限動作時間監視手段を備え、
前記電流制御パルス発生手段の目標値設定部は、前記電流制限動作時間監視手段の前記時間超過信号に基づいて、前記電流制限信号生成回路の前記電流制限信号によって、前記電流検出回路により検出された電流をさらに制限するように、前記目標値を決定して前記演算部へ出力し、その目標値を基に前記演算部で演算された前記電流制御パルス電圧が前記パルス生成部から出力されることを特徴とする請求項1,2又は3記載のスイッチング電源装置。
Current limit operation time monitoring that outputs an overtime signal when the current limit signal is continuously generated by the current limit signal generation circuit or repeatedly generated for each switching frequency for a predetermined time or longer. With means,
The target value setting unit of the current control pulse generation means is detected by the current detection circuit by the current limit signal of the current limit signal generation circuit based on the time excess signal of the current limit operation time monitoring means. The target value is determined and output to the calculation unit so as to further limit the current, and the current control pulse voltage calculated by the calculation unit based on the target value is output from the pulse generation unit. The switching power supply device according to claim 1, 2, or 3.
前記電流制御パルス発生手段の前記演算部は、前記目標値設定部が出力する目標値に基づいて前記電流制御パルス電圧の時比率を算出し、前記パルス生成部は、前記演算部が算出した時比率のハイレベル及びローレベル電圧を有する一定周波数の矩形波を生成するように構成され、
前記パルス平滑化回路は、一端が電流制御パルス発生手段の出力に接続される抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサとを備え、前記コンデンサの両端電圧が前記パルス平滑化回路の出力となることを特徴とする請求項2,3又は4記載のスイッチング電源装置。
The calculation unit of the current control pulse generating means calculates a time ratio of the current control pulse voltage based on a target value output by the target value setting unit, and the pulse generation unit is calculated when the calculation unit calculates Configured to generate a constant frequency square wave having a ratio of high and low level voltages;
The pulse smoothing circuit includes a resistor having one end connected to the output of the current control pulse generating means, and a capacitor connected between the other end of the resistor and the ground, and the voltage across the capacitor is the pulse. 5. The switching power supply device according to claim 2, which is an output of a smoothing circuit.
前記電流制御パルス発生手段の前記演算部は、前記目標値設定部が出力する目標値に基づいて前記電流制御パルス電圧の時比率を算出し、前記パルス生成部は、前記演算部が算出した時比率のハイレベル及びフローティングレベルの出力状態を、一定周期の中で繰り返すよう構成され、
前記パルス平滑化回路は、一端が電流制御パルス発生手段の出力に接続される抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサに並列接続された放電経路とを備え、前記コンデンサの両端電圧が前記パルス平滑化回路の出力となることを特徴とする請求項2,3又は4記載のスイッチング電源装置。
The calculation unit of the current control pulse generating means calculates a time ratio of the current control pulse voltage based on a target value output by the target value setting unit, and the pulse generation unit is calculated when the calculation unit calculates It is configured to repeat the high-level and floating-level output states within a certain period,
The pulse smoothing circuit includes a resistor having one end connected to the output of the current control pulse generating means, a capacitor connected between the other end of the resistor and the ground, and a discharge path connected in parallel to the capacitor. 5. The switching power supply device according to claim 2, wherein a voltage across the capacitor serves as an output of the pulse smoothing circuit.
前記パルス平滑化回路は、一端が前記電流制御パルス発生手段の出力に接続された第一の抵抗と、その抵抗の他端とグランドとの間に接続され、両端にパルス平滑化回路の出力電圧が発生するコンデンサと、前記コンデンサに並列接続された放電経路と、前記コンデンサと第一の抵抗との接続点から前記電流制御パルス発生手段の出力に向けて電流を流すことを可能に接続されたダイオードと第二の抵抗との直列回路とを備え、
前記電流制御パルス発生手段の前記演算部は、前記動作時間超過信号に基づいて決定された目標値が与えられると、前記パルス生成部の出力状態を所定の時間だけローレベルに制御し、前記パルス平滑化回路の前記コンデンサの電圧を前記ダイオードと第二の抵抗との直列回路を介して放電すること特徴とする請求項6記載のスイッチング電源装置。
The pulse smoothing circuit is connected between a first resistor having one end connected to the output of the current control pulse generating means, the other end of the resistor and the ground, and an output voltage of the pulse smoothing circuit at both ends. And a discharge path connected in parallel to the capacitor, and connected to allow a current to flow from the connection point between the capacitor and the first resistor toward the output of the current control pulse generating means. A series circuit of a diode and a second resistor;
When the target value determined based on the operation time excess signal is given, the calculation unit of the current control pulse generation unit controls the output state of the pulse generation unit to a low level for a predetermined time, and the pulse 7. The switching power supply device according to claim 6, wherein the voltage of the capacitor of the smoothing circuit is discharged through a series circuit of the diode and the second resistor.
スイッチング電源装置の出力電圧を所定の目標値と比較し、反転増幅された出力電圧制御信号を出力する誤差増幅回路を有し、
前記電流制限信号生成回路は、前記平滑化電圧に基づいて決定される基準電圧と、前記電流検出電圧とを比較し、前記電流検出電圧が前記基準電圧を超えたときとそれ以外の場合で異なる電流制限信号を出力する比較回路を備え、
前記駆動パルス生成回路は、前記スイッチング周波数で駆動されたのこぎり波電圧を発生するのこぎり波発生回路と、第一の入力端に前記のこぎり波電圧が入力され、第二の入力端に入力された前記出力電圧制御信号と前記のこぎり波電圧とを比較し、前記のこぎり波電圧の方が低い期間とそれ以外の期間とで異なる信号を出力する比較器と、前記電流制限信号が入力される信号選択回路を備え、
前記信号選択回路は、前記電流制限信号生成回路により前記電流制限信号が継続的に発生し又は前記スイッチング周波数毎に繰り返し発生している状態のときは、前記電流制限信号に基づいて決定される時比率の駆動パルスが前記駆動パルス生成回路から出力され、前記電流制限信号が出力されていないときは、前記出力電圧制御信号に基づいて決定される時比率の駆動パルスが前記駆動パルス生成回路から出力されるよう、出力信号を選択する動作を行うことを特徴とする請求項1又は2記載のスイッチング電源装置。
An error amplification circuit that compares the output voltage of the switching power supply device with a predetermined target value and outputs an inverted and amplified output voltage control signal,
The current limit signal generation circuit compares a reference voltage determined based on the smoothed voltage with the current detection voltage, and differs depending on whether the current detection voltage exceeds the reference voltage or otherwise. Comparing circuit that outputs current limit signal
The drive pulse generation circuit includes a sawtooth wave generation circuit that generates a sawtooth wave voltage driven at the switching frequency, and the sawtooth wave voltage input to a first input terminal and the input to a second input terminal. A comparator that compares an output voltage control signal with the sawtooth voltage and outputs a different signal between a period when the sawtooth voltage is lower and a period other than that, and a signal selection circuit to which the current limit signal is input With
The signal selection circuit is determined based on the current limit signal when the current limit signal is continuously generated by the current limit signal generation circuit or repeatedly generated at each switching frequency. When a drive pulse of a ratio is output from the drive pulse generation circuit and the current limit signal is not output, a drive pulse of a time ratio determined based on the output voltage control signal is output from the drive pulse generation circuit 3. The switching power supply device according to claim 1, wherein an operation of selecting an output signal is performed.
感温素子によってスイッチング電源装置の環境温度を感知し、それに基づいた温度信号を出力する温度検出手段を備え、
前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記温度信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に出力することを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のスイッチング電源装置。
A temperature detection unit that senses the environmental temperature of the switching power supply device with a temperature sensing element and outputs a temperature signal based thereon is provided.
The target value setting unit of the current control pulse generating unit determines the target value based on the temperature signal, and outputs the determined target value to the calculation unit. The switching power supply device according to 3 or 4.
スイッチング電源装置の入力電圧を検出し、それに基づいた入力電圧信号を出力する入力電圧検出手段を備え、
前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記入力電圧信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に与えることを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のスイッチング電源装置。
An input voltage detecting means for detecting an input voltage of the switching power supply device and outputting an input voltage signal based on the detected input voltage,
The target value setting unit of the current control pulse generating means determines the target value based on the input voltage signal, and gives the determined target value to the arithmetic unit. The switching power supply device according to 3 or 4.
スイッチング電源装置の出力電圧を検出し、それに基づいた出力電圧信号を出力する出力電圧検出手段を備え、
前記電流制御パルス発生手段の前記目標値設定部は、前記出力電圧信号に基づいて前記目標値を決定し、その決定した目標値を前記演算部に与えることを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のスイッチング電源装置。
An output voltage detecting means for detecting an output voltage of the switching power supply device and outputting an output voltage signal based on the detected output voltage;
The target value setting unit of the current control pulse generating means determines the target value based on the output voltage signal and gives the determined target value to the arithmetic unit. The switching power supply device according to 3 or 4.
所定のスイッチング周波数でパルス幅変調された駆動パルスを出力する駆動パルス生成回路と、この駆動パルス生成回路からの駆動パルスによって直流の入力電圧を断続して交流電圧を発生させるスイッチング素子を有するインバータ回路と、その交流電圧を整流平滑して出力電圧を生成し、負荷に出力電流を供給する整流平滑回路と、前記出力電流の制御に関する所定の目標値であって変更可能な値を出力する目標値設定部と、前記目標値に基づいて出力電流の制御に関する演算処理を行ない演算結果を出力する演算部と、その演算結果に基づいて出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生するパルス生成部と、前記整流平滑回路の出力電流又は前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス電圧により設定される所定の基準値を超えたときにその電流を制限するための電流制限信号を出力する電流制限信号生成回路とを備えたスイッチング電源装置の駆動方法において、
電源稼動当初に、前記スイッチング電源装置の入力に所定の直流電圧を供給して起動する電源起動処理を行い、
出力に負荷を接続し、所望の過電流設定値と等しい出力電流を出力させる負荷設定処理を行い、
前記電流制御パルス発生手段が備える前記目標値設定部の演算プログラムに設定されている所定の固定係数を調整し、前記演算部へ出力する前記目標値を連続的に変化させる目標値可変処理を行い、
前記出力電流が前記過電流設定値の状態で、前記目標値の変化に対応して前記出力電圧が連続的に変化する状態とし、
前記目標値の変化に対して、前記出力電圧が一定値に保持される状態になる境界点における前記固定係数の境界値を抽出する境界値抽出処理を行い、
前記固定係数の境界値を当該固定係数の設定値として、前記演算プログラムにより記憶させる境界値記憶処理を行い、
前記目標値設定部において、前記境界値記憶処理により記憶した前記固定係数の設定値を、前記目標値設定部の演算プログラムに設定される固定係数として、前記演算部へ出力する新たな目標値を求め、前記新たな目標値を前記演算部へ出力し、
前記演算部において、前記新たな目標値に基づいて前記出力電流の制御に関する演算処理を行ないその演算結果を前記パルス生成部へ出力し、
前記パルス生成部は、前記演算結果に基づいて前記出力電流を制御するための電流制御パルス電圧を発生し、
前記電流制限信号生成回路は、前記電流検出回路により検出された電流が、前記電流制御パルス電圧に基づいて設定される前記基準値を超えたときに、その電流を制限するための電流制限信号を出力し、
前記駆動パルス生成回路は前記電流制限信号により、駆動パルスのオン・デューティが広くなるのを止め若しくは狭くするように動作することを特徴とするスイッチング電源装置の駆動方法。
A drive pulse generation circuit that outputs a drive pulse that is pulse width modulated at a predetermined switching frequency, and an inverter circuit having a switching element that generates an AC voltage by intermittently applying a DC input voltage using the drive pulse from the drive pulse generation circuit A rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the AC voltage to generate an output voltage and supplies an output current to the load; and a target value that outputs a predetermined target value that can be changed with respect to the control of the output current A setting unit, a calculation unit that performs calculation processing related to output current control based on the target value and outputs a calculation result, and a pulse generator that generates a current control pulse voltage for controlling the output current based on the calculation result A current detection circuit that detects an output current of the rectifying / smoothing circuit or a current flowing through the switching element, and the current detection circuit More sensed current, the current control pulse voltage given switching power supply device including a current limit signal generating circuit for outputting a current limit signal for limiting the current when it exceeds the reference value set by In the driving method of
At the beginning of power supply operation, power supply start processing is performed by supplying a predetermined DC voltage to the input of the switching power supply device and starting the power supply,
Connect the load to the output and perform the load setting process to output the output current equal to the desired overcurrent setting value,
A target value variable process is performed in which a predetermined fixed coefficient set in a calculation program of the target value setting unit provided in the current control pulse generating means is adjusted, and the target value output to the calculation unit is continuously changed. ,
In the state where the output current is the overcurrent set value, the output voltage continuously changes in response to the change of the target value,
In response to a change in the target value, a boundary value extraction process is performed to extract a boundary value of the fixed coefficient at a boundary point where the output voltage is maintained at a constant value.
A boundary value storage process for storing the boundary value of the fixed coefficient as a setting value of the fixed coefficient is stored by the arithmetic program,
In the target value setting unit, the set value of the fixed coefficient stored by the boundary value storing process is used as a fixed coefficient set in the calculation program of the target value setting unit, and a new target value to be output to the calculation unit Obtaining the new target value to the calculation unit,
In the calculation unit, calculation processing related to the control of the output current is performed based on the new target value, and the calculation result is output to the pulse generation unit,
The pulse generator generates a current control pulse voltage for controlling the output current based on the calculation result,
The current limit signal generation circuit outputs a current limit signal for limiting the current when the current detected by the current detection circuit exceeds the reference value set based on the current control pulse voltage. Output,
The driving pulse generation circuit operates so as to stop or narrow the on-duty of the driving pulse according to the current limiting signal, or to narrow it.
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